tìm hiểu về kỹ thuật lập trình cc cho các thành phần trong mạng radio access network

Mạng 5G đang dần trở thành xu hướng phát triển tiếp theo, với tốc độ kết nối nhanh hơn, khả năng đáp ứng hàng trăm nghìn thiết bị và hỗ trợ các ứng dụng công nghệ mới.. Đề tài bao gồm nh

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II

_

BÁO CÁO

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNGHỆ: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

NIÊN KHÓA: 2019-2024

Đề tài:

TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH C/C++ CHO CÁC THÀNH PHẦN

TRONG MẠNG RADIO ACCESS NETWORK

Sinh viên thực hiện: VÕ THỊ KIM NGÂN

Giáo viên hướng dẫn: ThS ĐỖ VĂN VIỆT EM

TP.HCM – 08/2023

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II

_

BÁO CÁO

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNGHỆ: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

NIÊN KHÓA: 2019-2024

Đề tài:

TÌM HIỂU VỀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH C/C++ CHO CÁC THÀNH PHẦN TRONG

MẠNG RADIO ACCESS NETWORK

Sinh viên thực hiện: VÕ THỊ KIM NGÂN

Giáo viên hướng dẫn: ThS ĐỖ VĂN VIỆT EM

HỌC VIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

CƠ SỞ TẠI TP HỒ CHÍ MINH

Khoa Viễn Thông 2 TP Hồ Chí Minh, ngày……tháng…… năm 2023

PHIẾU GIAO ĐỀ CƯƠNG THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Căn cứ Quyết định số:……./QĐ-HVCS ngày … tháng……năm 2023 của Phó Giám đốc Học viện – Phụ trách Cơ sở tại TP Hồ Chí Minh về việc giao nhiệm vụ thực tập tốt nghiệp cho…… sinh viên Khoá 2019 hệ chính qui Ngành Kỹ thuật Điện tử truyền thông, Khoa Viễn Thông 2 giao nhiệm vụ thực hiện đề cương thực tập tốt nghiệp cho sinh viên:

1 Họ và tên sinh viên: Võ Thị Kim Ngân Mã SV: N19DCVT038 Lớp: D19CQVTHI01-N Ngành: KT-Điện tử truyền thông Hình thức đào tạo: Chính qui 2 Nội dung thực tập chính: Tìm hiểu về kỹ thuật lập trình C/C++ cho các thành phần

trong mạng Radio Access Network 3 Nơi đăng ký thực tập:

Đơn vị chủ quản: Công ty TMA Solutions

Đơn vị cơ sở tiếp nhận thực tập: TMA Academy – Industry Internship

Địa chỉ: Tòa nhà TMA, Đường số 10, Công viên phần mềm Quang Trung, P.Tân Chánh Hiệp, Quận 12, Tp.Hồ Chí Minh

Số ĐT: +84 (28)3997 8000 Số Fax:………

4 Đề cương thực tập:

- Giới thiệu về đơn vị thực tập

- Tổng quan về 5G: Giới thiệu về mạng 5G và các tính năng quan trọng - Trình bày về các thành phần có trong mạng Radio Access Network (RAN) - Trình bày kỹ thuật lập trình cho các thành phần trong mạng RAN

5 Giáo viên hướng dẫn: ThS Đỗ Văn Việt Em ký tên………

6 Yêu cầu kết quả thực hiện: Kết thúc kỳ thực tập tốt nghiệp, sinh viên phải lập báo cáo

kết quả thực tập, có ý kiến đánh giá của cơ sở thực tập, hình thức theo quy định của Học

viện

7 Thời gian thực hiện:

Từ ngày:…… tháng……năm 2023 đến ngày……tháng…….năm 2023

TRƯỞNG KHOA Nơi nhận:

- Sinh viên có tên tại khoản 1;

- Lưu VP khoa

PGS TS Võ Nguyễn Quốc Bảo

Khoa Viễn Thông

Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông 11 Nguyễn Đình Chiểu, Phường Đakao, Quận 1, TP Hồ Chí Minh Điện thoại/Fax: +84-283-9101-536 Website: http://ft.ptithcm.edu.vn

BẢNG ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC TẬP

Họ và tên sinh viên : VÕ THỊ KIM NGÂN MSSV: N19DCVT038

Cơ quan thực tập : Công ty TMA Solutions

Địa chỉ : Tòa nhà TMA, Đường số 10, Công viên phần mềm Quang Trung, P.Tân Chánh Hiệp, Quận 12, Tp.Hồ Chí Minh

Thời gian thực tập : từ ngày 26/06/2023 đến ngày 06/08/2023Người trực tiếp hướng dẫn (tại cơ quan thực tập) : Thái Tân Xuyên

I PHẦN ĐÁNH GIÁTT

Không chấp nhận được

1.2 Khả năng nắm bắt vấn đề và giải

1.3 Khả năng vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết vấn đề

1.6 Kỹ năng sắp xếp và trình bày ✓

2.1 Khả năng kết nối và phối hợp trong công việc với nhóm làm việc

3.1 Mức độ hoàn thành công việc được giao tại công ty

trung bình

Một trong những sinh

viên kém nhất

Lời khuyên cho sinh viên

Sinh viên hoàn thành xuất sắc trong quá trình thực tập Tuy nhiên để phát triển nghề nghiệp trong tương lai cần nâng cao một số kỹ năng sau:

- Đọc tài liệu kỹ thuật & áp dụng vào công việc - Kỹ năng lập trình nâng cao với C/C++

- Tiếng anh giao tiếp

Những nhận xét/quan sát khác cho sinh viên trong quá trình thực tập

- Luôn hoàn thành công việc vượt tiến độ

- Thái độ tích cực trong công việc, đây là một yếu tố rất quan trọng - Tích cực trao đổi và hợp tác tốt với các thành viên trong nhóm - Luôn tuân thủ những quy định của công ty và đội nhóm

Thái Tân Xuyên

• Ghi chú: Cơ quan xác nhận phải là cơ quan đăng ký thực tập, hoặc là cơ quan chủ quản của đơn vị thực tập

• Dấu xác nhận là dấu tròn.

NHẬT KÝ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Họ tên: VÕ THỊ KIM NGÂN

Cơ quan thực tập: Công ty TMA Solutions

Người trực tiếp hướng dẫn (tại cơ quan thực tập): Thái Tân Xuyên

Lưu ý:

- Sinh viên ghi chép đầy đủ các công việc được giao, các công việc đã hoàn tất, các kinh nghiệm cũng như những nhận xét rút ra từ những công việc này

- Sinh viên dùng nhật ký này để viết báo cáo thực tập

- Sinh viên gửi nhật ký này người hướng dẫn xem xét để đánh giá, ký xác nhận và đóng dấu treo

(Từ ngày…đến…) Nội dung được giao Công việc đã hoàn thành

1 Từ ngày 26/06/2023 đến 02/07/2023

Tìm hiểu về mạng máy tính Nắm được các kiến thức về mô hình OSI và TCP/IP Tìm hiểu tổng quan về

mạng 5G

Nắm được kiến thức tổng quan về mạng 5G; Tổng quan về kiến trúc hệ thống 5G; Kiến trúc cơ bản của O-RAN 2 Từ ngày 03/06/2023 đến

09/07/2023

Tìm hiểu về lập trình C cơ bản

Nắm được các kiến thức cơ bản kỹ thuật lập trình C như: quá trình biên dịch mã nguồn C; Makefile; Các định nghĩa cơ bản trong ngôn ngữ C; bố cục bộ nhớ

Bài tập về lập trình C cơ bản

Hoàn thành bài tập về lập trình C cơ bản

3 Từ ngày 10/07/2023 đến 16/07/2023

Tìm hiểu cách sử dụng GDB và Valgrind

Nắm được cách sử dụng công cụ GDB và Valgrind để phân tích lỗi trong chương trình C/C++

Tìm hiểu về hệ điều hành Linux

Nắm được kiến thức về Linux I/O; Static library và Dynamic

library Nắm được kỹ thuật lập trình MultiThread và Socket programming Bài tập về lập trình C nâng

cao

Hoàn thành bài tập về lập trình C nâng cao

4 Từ ngày 17/07/2023 đến 23/07/2023

Tìm hiểu về lập trình hướng đối tượng (Ngôn ngữ lập trình C++)

Nắm được nguyên tắc cơ bản của Lập trình hướng đối tượng

Tìm hiểu về bộ thư viện tiêu chuẩn của ngôn ngữ lập trình C++

Nắm được kiến thức về các thư viện tiêu chuẩn của ngôn ngữ lập trình C++ như String, Vector, List, Queue, Stack 5 Từ ngày 24/07/2023 đến

30/07/2023

Bài tập về lập trình hướng đối tượng C++, bao gồm các lý thuyết về lập trình hướng đối tượng và ứng dụng OOP để tạo một máy chủ cho phép nhiều client trò chuyện với nhau

Nắm được các kiến thức về lập trình hướng đối tượng, từ đó vận dụng kiến thức về OOP cùng với kỹ thuật lập trình Socket programming xây dựng phòng chat cho phép nhiều client trò chuyện với nhau

6 Từ ngày 31/07/2023 đến 06/08/2023

Bài kiểm tra cuối khóa về lập trình C/C++

Vận dụng các kiến thức học được trong kỳ thực tập hoàn thành bài kiểm tra cuối khóa 7

8

(Ký tên và ghi họ tên) (Ký tên và ghi họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực tập thực tế tại Công ty TMA Solutions, em đã được tìm hiểu, nghiên cứu về tổng quan mạng 5G và các kỹ thuật lập trình với C/C++ từ cơ bản đến nâng cao và ứng dụng vào công việc của nhóm Từ thực tế của công ty đã bổ sung cho em thêm kiến thức thực tiễn mà trong quá trình học em chưa học đươc Cũng trong thời gian thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình từ các anh trong nhóm, giúp em bổ sung thêm những kiến thức mới, các kiến thức cơ bản và cần thiết để có thể làm việc trong môi trường thực tế sau này

Em xin chân thành tri ân sâu sắc đối với các thầy cô Khoa Viễn Thông II đã tạo điều kiện để em có một kì thực tập tại công ty một cách thuận lợi, đặc biệt là thầy ThS Đỗ Văn Việt Em đã hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình để em hoàn thành tốt kì thực tập

Em xin chân thành cảm ơn các anh chị tại công ty TMA Solutions đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành tốt quá trình thực tập Vì kiến thức bản thân có hạn, trong quá trình thực tập và hoàn thiện đề tài này, em không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được sự bỏ qua cũng như có thể nhận những ý kiến đóng góp từ Thầy, Cô và các anh chị trong công ty

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực tập

Võ Thị Kim Ngân

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 3

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 5

1.1 Sơ lược về công ty TMA Solutions 5

1.2 Lịch sử phát triển của công ty 5

2.1.5 Kế hoạch triển khai mạng 5G 11

2.1.6 Tổng quan về kiến trúc lõi 5G 11

2.1.7 Mạng truy cập vô tuyến (Radio Access Network) 12

3.1 Traditional RAN và Open RAN 18

3.2 Kiến trúc 5G O-RAN (Open Radio Access Network) 19

3.3 Định hướng phát triển của O-RAN trong tương lai 21

CHƯƠNG 4: TRÌNH BÀY VỀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH C/C++ CHO CÁC THÀNH PHẦN TRONG MẠNG RAN 22

4.1 Máy ảo và ứng dụng của chúng 22

4.1.2 Sử dụng các luồng (thread) để xử lý ghi log cùng lúc 27

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Logo Công ty TMA Solutions 5

Hình 2 1 Lịch sử phát triển của mạng di động 8

Hình 2 2 Mô tả các băng tần chính trong mạng 5G 9

Hình 2 3 Mô tả các loại dịch vụ trong mạng 5G 10

Hình 2 4 Mô tả quá trình chuyển đổi từ 4G LTE sang 5G SA 11

Hình 2 5 Sơ đồ các thành phần chính của mạng lõi 5G 12

Hình 2 6 Ví dụ về Network Slicing trong 5G 14

Hình 2 7 Mô tả kỹ thuật MIMO 14

Hình 2 8 Mô tả Beamforming trong mạng 5G 15

Hình 3 1 So sánh Traditional RAN và Open RAN 18

Hình 3 2 Mô tả kiến trúc mạng O-RAN 20

Hình 4 1 Biểu đồ phụ thuộc phụ thuộc có thể xây dựng bằng Make 23

Hình 4 2 Kết quả chạy chương trình tạo và quản lý các luồng 27

Hình 4 3 Kết quả chương trình multithread để xử lý ghi log 30

Hình 4 4 Kết quả file log.txt khi chạy chương trình multithread để xử lý ghi log 30

Hình 4 5 Kết quả chạy chương trình Socket programming – Khởi chạy server 39

Hình 4 6 Kết quả chạy chương trình Socket programming – Kết nối client A đến server 39

Hình 4 7 Mô phỏng giao tiếp giữa 2 client với server 39

Hình 4 8 Mô phỏng giao tiếp nhiều client với server 39

Hình 4 9 Kết quả chạy chương trình Socket programming – Khi client đăng nhập trùng tên với client đang tham gia room chat 39

Hình 4 10 Mô phỏng client ngắt kết nối với server 40

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại công nghệ số 4.0, việc phát triển và cải tiến hệ thống viễn thông trở nên ngày càng quan trọng để đáp ứng nhu cầu kết nối và truy cập thông tin của con người Mạng 5G đang dần trở thành xu hướng phát triển tiếp theo, với tốc độ kết nối nhanh hơn, khả năng đáp ứng hàng trăm nghìn thiết bị và hỗ trợ các ứng dụng công nghệ mới

Kỹ thuật lập trình C/C++ đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng và phổ biến nhất trong lĩnh vực mạng di động và viễn thông Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ 5G, việc áp dụng kỹ thuật lập trình C/C++ cho các thành phần trong mạng Radio Access Network (RAN) đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống

Tài đơn vị thực tập, tôi có cơ hội tiếp cận và tìm hiểu về những nội dung tổng quan về mạng 5G, những thành phần trong mạng RAN (Radio Access Network) và các kỹ thuật lập trình C/C++ cho các thành phần trong mạng RAN Đề tài bao gồm những nội dung chính sau:

Chương 1: Giới thiệu về đơn vị thực tập

Chương 2: Tổng quan về 5G: Giới thiệu về mạng 5G và các tính năng quan trọng Chương 3: Trình bày về các thành phần có trong mạng Radio Access Network (RAN) Chương 4: Trình bày kỹ thuật lập trình C/C++ cho các thành phần trong mạng RAN Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu về các kỹ thuật lập trình C/C++ có thể được áp dụng để cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và tính năng của các thành phần trong mạng RAN, đồng thời đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của cuộc cách mạng 5G Hy vọng rằng, nội dung của đề tài này sẽ đem lại kiến thức hữu ích và giá trị trong việc nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực viễn thông và mạng di động

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP 1.1 Sơ lược về công ty TMA Solutions

TMA Solutions là một công ty hàng đầu về việc cung cấp dịch vụ gia công phần mềm tại Việt Nam TMA Solutions được thành lập vào năm 1997 với mục tiêu cung cấp dịch vụ gia công phần mềm chất lượng cho các công ty hàng đầu trên toàn thế giới TMA có trụ sở chính tại Việt Nam và 6 văn phòng tại nước ngoài (Hoa Kỳ, Canada, Đức, Nhật Bản, Úc, Singapore) TMA Solutions là một trong những công ty gia công phần mềm lớn nhất tại Việt Nam, có đội ngũ kỹ sư gồm 4.000 người

Hình 1 1 Logo Công ty TMA Solutions

1.2 Lịch sử phát triển của công ty

Từ năm 1997 - 2000:

- Thành lập TMA Solutions với 6 nhà phát triển phần mềm - Có khách hàng đầu tiên từ Canada, Hoa Kỳ và Nhật Bản - Đạt được 100 nhân viên

- Áp dụng RUP (Quy trình thống nhất Rational) Từ năm 2001 - 2005:

- Đạt được 500 kỹ sư

- Mở văn phòng quốc tế đầu tiên tại Canada

- Thành lập Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển; Thành lập Trung tâm Đào tạo TMA - Đạt được ISO 9000:2001

- Thêm 3 văn phòng tại quận Phú Nhuận Từ năm 2006 - 2010:

- Đạt được 1.000 kỹ sư

- Đạt được CMMi Level 3 và TL 9000 - Áp dụng phương pháp Agile

- Mở văn phòng quốc tế tại Nhật Bản, Hoa Kỳ và Úc - Thành lập Trung tâm Di động TMA

- Hoàn thành Tòa nhà TMA tại Công viên phần mềm Quang Trung Từ năm 2011 - 2015:

- Đạt được 1.800 kỹ sư

- Thành lập Trung tâm Giải pháp Dữ liệu; Thành lập Trung tâm IoT; Thành lập Trung tâm Thiết kế TMA UX/UI

- Đạt được CMMi Level 5 (Mức độ 5 của CMMi)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP

- Đạt được ISO/IEC 27001:2005 Từ năm 2016 - 2020:

- Đạt được 2.500 nhân viên - Mở TMA Singapore

- Thành lập TMA Innovation; Mở TMA Innovation Park tại Trung tâm Việt Nam - Thành lập Trung tâm 5G; Thành lập Trung tâm Phần mềm Ô tô

Từ năm 2021 - 2023:

- Đạt được 4.000 kỹ sư

- Mở Văn phòng TMA Europe tại Đức

- TMA Innovation Park tại Trung tâm Việt Nam đạt 600 kỹ sư - Thành lập Phòng thí nghiệm phần cứng

1.3 Các dịch vụ cung cấp

Trong suốt hơn 25 năm phát triển ứng dụng viễn thông được đánh giá cao, TMA đã cung cấp cho khách hàng các Dịch vụ Toàn diện và Giải pháp Sẵn có để tăng tốc sẵn sàng thị trường của họ Đội ngũ của công ty có thể hỗ trợ nhiều nhu cầu Nghiên cứu và Phát triển khác nhau cho sản phẩm và giải pháp, bao gồm:

- Viễn thông, 5G, IoT, Ô tô;

- Phân tích dữ liệu & Trí tuệ nhân tạo/Máy học;

- Thương mại điện tử, Bán lẻ, Phân phối, Vận chuyển hàng hóa; - IoT & Robotics (Các ứng dụng trong lĩnh vực Robot);

- Phát triển ứng dụng; Trung tâm kiểm thử (Testing Center);

- Đám mây (Cloud), DevOps (Quy trình phát triển và triển khai ứng dụng)

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

2.1 Giới thiệu về mạng 5G

2.1.1 Lịch sử phát triển mạng di động

Kể từ khi công nghệ di động xuất hiện, cuộc cách mạng về viễn thông đã làm thay đổi cách chúng ta giao tiếp, làm việc và giải trí Từ thế hệ 1G đầu tiên ra đời vào những năm 1980 với khả năng chỉ giữ liên lạc thoại di động cơ bản, cho đến thế hệ 2G với các dịch vụ tin nhắn văn bản và di động dữ liệu chậm chạp, và thế hệ 3G với tốc độ dữ liệu truyền tải cao hơn, chúng ta đã trải qua một cuộc hành trình đáng kinh ngạc

Mạng di động đã trải qua nhiều cải tiến đáng kể kể từ khi công nghệ 3G (Third Generation) và 4G (Fourth Generation) ra đời Từ khi 3G được giới thiệu vào những năm 2000, cho đến khi 4G LTE (Long-Term Evolution) trở nên phổ biến vào những năm 2010, mỗi thế hệ mạng đã đem lại những tiến bộ đáng kể trong tốc độ truyền dữ liệu và độ trễ Tuy nhiên, mạng 5G (Fifth Generation) là bước tiến lớn nhất và đáng chú ý nhất cho ngành công nghệ di động, với những ưu điểm vượt trội hơn rất nhiều so với các thế hệ trước đó

Ban đầu, mạng 3G đã mang lại một cuộc cách mạng trong việc kết nối di động Với tốc độ truyền dữ liệu lên đến khoảng 384 Kbps, người dùng đã có thể truy cập internet di động, gửi email và truyền tải dữ liệu nhanh chóng hơn Mạng 3G cũng đưa ra các dịch vụ mới như cuộc gọi video và truyền dữ liệu thông qua ứng dụng như Facebook và Skype Tuy nhiên, 3G vẫn có một số hạn chế, bao gồm tốc độ chậm và độ trễ lớn, khiến trải nghiệm người dùng không thực sự linh hoạt và tiện lợi

Nhưng rồi, mạng 4G LTE đã xuất hiện và thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sử dụng di động Với tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, lên đến 100 Mbps và thậm chí hàng trăm Mbps trong điều kiện lý tưởng, 4G LTE mang đến trải nghiệm internet di động nhanh chóng và mượt mà Người dùng có thể dễ dàng tải xuống và tải lên tệp tin, xem video chất lượng cao và chơi các trò chơi trực tuyến một cách mượt mà và thú vị hơn Độ trễ cũng được giảm đáng kể xuống mức khoảng 30-50 ms, làm cho việc sử dụng các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp như trò chơi trực tuyến và truyền phát video trực tiếp trở nên dễ dàng hơn

Tuy nhiên, mạng 4G cũng có những hạn chế Với sự phát triển nhanh chóng của Internet of Things (IoT) và các ứng dụng công nghiệp thông minh, mạng 4G đang đối diện với áp lực lớn từ số lượng thiết bị kết nối Mạng 4G có khả năng kết nối đồng thời một số lượng hạn chế các thiết bị, khiến cho việc triển khai các hệ thống công nghiệp thông minh và IoT gặp khó khăn Đồng thời, 4G cũng đối mặt với hạn chế về tốc độ truyền dữ liệu và phạm vi phủ sóng tại một số khu vực đông dân cư và phức tạp

Và khi mạng 5G xuất hiện, mang theo nhiều ưu điểm vượt trội hơn cả Mạng 5G (được gọi là thế hệ thứ năm của công nghệ mạng di động), theo 3GPP nó được định nghĩa là 5G New Radio (5G NR) Thế hệ này là một tiến bộ đáng kể trong công nghệ mạng di động, mang lại tốc độ, băng thông và khả năng kết nối chưa từng có trước đây Mạng 5G được thiết kế để cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh, lên đến hàng chục Gbps, vượt xa so với 4G Điều này cho phép người dùng tải xuống và tải lên dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả, trải nghiệm internet di động với tốc độ chưa từng có Ngoài ra, độ trễ trong mạng 5G được giảm xuống mức chỉ từ 1-10 ms, cải thiện đáng kể khả năng thực hiện các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp như trò chơi trực tuyến, xe tự hành và y tế từ xa

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

Hình 2 1 Lịch sử phát triển của mạng di động

Một ưu điểm nổi bật khác của 5G là khả năng kết nối đồng thời với hàng triệu thiết bị trên cùng một khu vực Mạng 5G hỗ trợ kết nối đồng thời với nhiều thiết bị thông qua công nghệ MIMO và băng thông rộng Điều này mở ra cơ hội mới cho Internet of Things (IoT) và các ứng dụng công nghiệp thông minh Các hệ thống công nghiệp 4.0 có thể triển khai mạng 5G để tự động hóa và tối ưu hóa hoạt động, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường hiệu suất

Mạng 5G cũng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thế giới về trải nghiệm giải trí cao cấp và giải quyết các thách thức công nghệ phức tạp Với khả năng truyền phát video 4K/8K và hỗ trợ ứng dụng thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR), người dùng có thể thưởng thức những trải nghiệm sống động và chân thực Mạng 5G cũng giúp giải quyết các thách thức trong y tế từ xa và chăm sóc sức khỏe thông minh, với khả năng truyền dữ liệu thời gian thực giữa các bác sĩ và bệnh nhân Mạng 5G cung cấp nền tảng vững chắc cho phát triển các ứng dụng công nghệ tiên tiến và tối ưu hóa trải nghiệm người dùng trong nhiều lĩnh vực Từ trải nghiệm di động tốc độ cao, công nghiệp thông minh, IoT và y tế từ xa, mạng 5G đã đem lại những tiến bộ đáng kể cho cuộc sống hàng ngày và mang đến những cơ hội mới cho tương lai công nghệ

2.1.2 Cơ sở hạ tầng mạng 5G

Cơ sở hạ tầng mạng 5G bao gồm cơ sở hạ tầng độc lập 5G, có mạng lõi chạy trên cloud riêng kết nối với công nghệ 5G New Radio (NR), và cơ sở hạ tầng không độc lập (NSA), vẫn phần nào dựa vào cơ sở hạ tầng 4G LTE hiện có Đến khi các nhà cung cấp mạng có thể xây dựng cơ sở hạ tầng độc lập cần thiết cho 5G, phương pháp NSA sử dụng sự kết hợp của mạng truy cập 5G Radio (RAN), giao diện 5G NR và cơ sở hạ tầng và mạng lõi LTE hiện có để cung cấp trải nghiệm giống như 5G

Triển khai 5G độc lập bao gồm thiết bị người dùng - RAN và giao diện NR - và mạng lõi 5G, dựa trên mô hình kiến trúc dịch vụ và chức năng mạng ảo hóa Các chức năng mạng thông thường chạy trên phần cứng được ảo hóa và chạy như phần mềm

Các thành phần cơ bản của cơ sở hạ tầng công nghệ 5G bao gồm cơ sở hạ tầng small cell 5G và các tháp RAN Trạm cơ sở small cell, một đặc điểm quan trọng của mạng 5G, được thiết kế để hòa trộn với cảnh quan hiện có, chiếm ít diện tích thực tế và phân phối theo cụm trong các khu vực có nhiều thiết bị, nhằm cung cấp kết nối liên tục và bổ sung cho mạng macro cung cấp phạm vi bao phủ rộng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

Mạng 5G là khung nhìn linh hoạt và đa dạng của nhiều công nghệ tiên tiến hỗ trợ nhiều ứng dụng Nó cung cấp một số lợi ích quan trọng so với các thế hệ trước đó, bao gồm tốc độ truyền dữ liệu siêu nhanh, độ trễ thấp, khả năng chứa lượng lớn dữ liệu từ nhiều nguồn đồng thời và hỗ trợ hàng loạt ứng dụng đa dạng

2.1.3 Các băng tần chính của mạng 5G

Để thiết kế cho kiến trúc mạng 5G hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi khắt khe rất phức tạp Không có một cách tiếp cận phù hợp cho tất cả các ứng dụng; phạm vi các ứng dụng yêu cầu dữ liệu di chuyển qua các khoảng cách xa, dung lượng dữ liệu lớn hoặc một sự kết hợp giữa chúng Do đó, kiến trúc mạng 5G phải hỗ trợ băng tần thấp, trung và cao - từ nguồn dữ liệu được cấp phép, chia sẻ và riêng tư - để cung cấp tầm nhìn đầy đủ về 5G Vì lý do này, 5G được thiết kế để hoạt động trên các tần số vô tuyến từ dưới 1 GHz đến các tần số cực cao, được gọi là "sóng milimét" (hoặc mmWave) Càng thấp tần số, tín hiệu có thể đi xa hơn Càng cao tần số, tín hiệu có thể mang được nhiều dữ liệu hơn Có ba dãi tần cốt lõi của mạng 5G

Băng tần high-band (mmWave) có dải tần từ khoảng 24 GHz đến 100 GHz Đây là băng tần có tốc độ dữ liệu cao nhất trong Mạng 5G Tuy nhiên, do tần số cao không dễ dàng xuyên qua các vật cản, băng tần này có phạm vi ngắn tự nhiên Điều này đòi hỏi cần có nhiều cơ sở trạm (gNBs - gNodeB) và small cells hơn để cung cấp đủ phạm vi phủ sóng Mạng high-band 5G thường được triển khai ở các khu vực tập trung như trung tâm thành phố, nơi yêu cầu mật độ kết nối cao và tốc độ truyền dữ liệu nhanh

Băng tần mid-band hoạt động trong dải tần từ 2 GHz đến 6 GHz và cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ cao trong khu vực thành thị và ngoại ô Mid-band 5G cung cấp mức tốc độ tối đa hàng trăm Mbps Băng tần này có phạm vi truyền tải dữ liệu rộng hơn so với high-band, nhưng tốc độ vẫn đáng kể Mid-band 5G được xem là giải pháp trung gian giữa high-band và low-band, cung cấp một lựa chọn hợp lý về phạm vi phủ sóng và hiệu suất dữ liệu

Băng tần low-band hoạt động dưới 2 GHz và cung cấp một phạm vi phủ sóng rộng và ổn định hơn so với high-band và mid-band Low-band 5G sử dụng các tần số có sẵn và đang sử dụng trong 4G LTE, cho phép Mạng 5G hoạt động song song với 4G Tốc độ dữ liệu của low-band 5G tương đương với 4G LTE, nhưng nó hỗ trợ các thiết bị 5G hiện có trên thị trường, cung cấp cải tiến về tốc độ và hiệu suất so với 4G truyền thống

Hình 2 2 Mô tả các băng tần chính trong mạng 5G

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

2.1.4 Các loại dịch vụ trong mạng 5G

Tổ chức Viễn thông Quốc tế (ITU) đã phân loại dịch vụ mạng di động 5G thành ba loại: Tăng cường Truyền thông Di động (eMBB), Giao tiếp Đáng tin cậy và Độ trễ thấp (uRLLC) và Giao tiếp Loại Máy Cỡ lớn (mMTC) Các ứng dụng này cung cấp tốc độ truyền thông và hiệu suất tăng cao cho thiết bị người dùng (UE), đồng thời cung cấp một mạng di động được thiết kế để hỗ trợ số lượng lớn các ứng dụng IoT mới, hay được gọi là Công nghiệp 4.0 Đáng chú ý, các tính năng sớm của 5G này có thể được triển khai tại các tần số dưới 6 GHz (các băng tần di động hiện tại, ≤ 1, 3,5 và 3,7 đến 4,2 GHz và các kết hợp khác dựa trên quốc gia) trước năm 2020, tạo cơ hội trong thị trường xe hơi và truyền thông, cơ sở hạ tầng và chủ yếu là di động

Hình 2 3 Mô tả các loại dịch vụ trong mạng 5G

Enhanced Mobile Broadband (eMBB) là một dịch vụ 5G mới, xác định mức tối thiểu về tốc độ truyền dữ liệu, hứa hẹn cung cấp băng thông lớn hơn đáng kể và độ trễ giảm so với các dịch vụ 4G hiện có Công nghệ này cho phép ứng dụng mới như truyền phát video 8K và trải nghiệm thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) đích thực Điều này bao gồm cải thiện giải trí trong ô tô và dịch vụ Wi-Fi di động, truyền phát video độ phân giải cao trên thiết bị di động và các trò chơi đa người 3D

Ultra-Reliable Low Latency Communications (uRLLC) yêu cầu độ trễ và đáng tin cậy cao cho các ứng dụng truyền thông quan trọng, chẳng hạn như phẫu thuật từ xa, xe tự hành hoặc Internet thể tích (Tactile Internet) Tính năng này cung cấp phản hồi nhanh chóng giữa việc gửi và nhận dữ liệu, giúp ứng dụng thực hiện yêu cầu độ trễ thấp một cách đáng tin cậy Ứng dụng uRLLC hỗ trợ các cảm biến Internet of Things (IoT), cho phép sử dụng dữ liệu để tiết kiệm năng lượng, làm việc hiệu quả hơn hoặc cải thiện cuộc sống của chúng ta theo cách khác

Massive Machine Type Communications (mMTC) đòi hỏi hỗ trợ một lượng lớn các thiết bị trong một khu vực nhỏ, chúng có thể chỉ gửi dữ liệu không đều đặn, chẳng hạn như các trường hợp sử dụng Internet of Things (IoT) Công nghệ này được tạo ra đặc biệt để cho phép thu thập một lượng lớn các gói dữ liệu nhỏ từ nhiều thiết bị đồng thời mMTC hỗ trợ ứng dụng sử dụng cảm biến IoT, cho phép dữ liệu được sử dụng để tiết kiệm năng lượng, làm việc hiệu quả hơn hoặc cải thiện cuộc sống của chúng ta theo cách khác

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

2.1.5 Kế hoạch triển khai mạng 5G

Kế hoạch triển khai 5G bao gồm một loạt các bước từ mạng 4G LTE hiện tại đến mạng 5G standalone (SA) hoàn chỉnh Quá trình triển khai này thường được thực hiện theo hai giai đoạn chính: 4G/5G NSA (Non-Standalone Access) và 5G SA (Standalone)

Hình 2 4 Mô tả quá trình chuyển đổi từ 4G LTE sang 5G SA

Bước đầu tiên trong kế hoạch triển khai 5G là triển khai mạng 4G/5G NSA Trong mô hình này, mạng 5G sẽ được tích hợp vào mạng 4G hiện tại như một phần mở rộng, tạo ra một mạng kết hợp của cả hai công nghệ Trong 4G/5G NSA, các trạm cơ sở 5G sẽ kết nối với trạm cơ sở 4G để cung cấp dịch vụ 5G Tuy nhiên, mạng này sẽ dựa vào hạ tầng 4G hiện có và sử dụng một phần của 4G core network để xử lý dữ liệu Việc triển khai 4G/5G NSA cho phép các nhà cung cấp dịch vụ 5G nhanh chóng triển khai mạng và cung cấp các tính năng sơ đồ cơ bản của 5G, như tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và độ trễ thấp hơn

Sau khi triển khai 4G/5G NSA, giai đoạn tiếp theo là triển khai mạng 5G SA Trong mạng 5G SA, hạ tầng core network cũng như hạ tầng radio access sẽ được thiết kế hoàn toàn dành riêng cho công nghệ 5G, không phụ thuộc vào hạ tầng 4G Điều này cho phép 5G SA cung cấp các ưu điểm vượt trội về hiệu suất và khả năng mở rộng so với 4G/5G NSA Mạng 5G SA có thể hỗ trợ một lượng lớn các thiết bị kết nối cùng một lúc và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu siêu nhanh cùng với độ trễ cực thấp, giúp hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp và đáng tin cậy Ví dụ: một thiết bị kết nối ở chế độ 5G NSA có thể nhận được tốc độ tải xuống 200 Mb/giây trên 4G LTE và 600 Mb/giây khác trên 5G cùng một lúc, với tốc độ tổng hợp là 800 Mb/giây

Kế hoạch triển khai 5G từ 4G LTE sang 4G/5G NSA và sau đó sang 5G SA được thực hiện chặt chẽ và đáng tin cậy để đảm bảo việc chuyển đổi mạng diễn ra một cách trơn tru và hiệu quả Việc triển khai 5G SA sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội và tiềm năng cho các ứng dụng và dịch vụ tương lai mà 5G mang lại như độ trễ thấp và khả năng kết nối với số lượng lớn thiết bị IoT

2.1.6 Tổng quan về kiến trúc lõi 5G

Với kiến trúc dựa trên dịch vụ (SBA), các chức năng mạng được phân chia theo dịch vụ Dưới đây là các thành phần chính của mạng lõi 5G:

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

Hình 2 5 Sơ đồ các thành phần chính của mạng lõi 5G

Thiết bị người dùng (UE): Các thiết bị di động 5G như điện thoại thông minh kết nối thông qua mạng truy cập Radio New 5G đến mạng lõi 5G và sau đó đến internet

Mạng truy cập không dây (RAN): Điều phối tài nguyên mạng trên các thiết bị không dây

Chức năng Quản lý Truy cập và Di động (AMF): Điểm đầu vào duy nhất cho kết nối UE AMF chọn SMF dựa trên yêu cầu dịch vụ của UE

Chức năng Mạng Người dùng (UPF): Truyền tải lưu lượng dữ liệu IP - mặt người dùng - giữa UE và các mạng bên ngoài

Chức năng Xác thực máy chủ (AUSF): Cho phép AMF xác thực UE và truy cập các dịch vụ Chức năng Quản lý Phiên (SMF): Đảm nhận việc quản lý giao thức PDU (Protocol Data Unit), phân bổ địa chỉ IP, quản lý gói GRP-U và quản lý thông báo hướng xuống

Chức năng Tiếp xúc Mạng (NEF): Tiếp xúc các dịch vụ và khả năng một cách an toàn đến các bên thứ ba được chấp thuận

Chức năng Lưu trữ Mạng (NRF): Đóng vai trò là một kho lưu trữ trung tâm cho các Chức năng Mạng (NFs)

Chức năng Kiểm soát Chính sách (PCF): Hỗ trợ khung chính sách thống nhất điều chỉnh hành vi mạng

Chức năng Quản lý Dữ liệu Thống nhất (UDM): Hỗ trợ việc xác thực tiến bộ và cho phép các nhà khai thác dễ dàng thích ứng với nhu cầu của khách hàng

2.1.7 Mạng truy cập vô tuyến (Radio Access Network)

Về cơ bản, có 2 thành phần chính trong các hệ thống Công nghệ không dây 5G, tức là Mạng truy cập vô tuyến (Radio Access Network) và Mạng lõi (Core Network)

Mạng RAN (Radio Access Network) 5G là một phần quan trọng trong kiến trúc của mạng di động 5G Nó đảm nhiệm việc kết nối các thiết bị người dùng (User Equipment - UE) với mạng di động bằng sóng radio Mạng RAN 5G bao gồm các trạm cơ sở (base station) và anten mạng 5G (5G antennas) để tạo ra vùng phủ không dây cho người dùng kết nối

Mạng RAN 5G hỗ trợ sự phân tán và tăng cường của các anten để tăng khả năng kết nối và dung lượng của mạng Nó cũng sử dụng các tần số cao hơn và các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến như beamforming để cải thiện hiệu suất truyền dữ liệu và bảo đảm chất lượng kết nối

Ngoài ra, mạng RAN 5G có thể hoạt động ở các băng tần khác nhau, bao gồm băng tần cao (mmWave) và băng tần trung (mid-band) và băng tần thấp (low-band) Băng tần cao cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh nhưng có phạm vi ngắn và yêu cầu nhiều cơ sở hạ tầng hơn Băng tần trung cung cấp dung lượng cao cho các khu vực đô thị và ngoại ô Băng tần thấp cung cấp vùng phủ rộng hơn nhưng tốc độ truyền dữ liệu tương đối thấp và tương đồng với mạng 4G LTE

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

2.2 Các tính năng trong mạng 5G

Mạng 5G có nhiều tính năng quan trọng, đáng chú ý như tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn: Mạng 5G hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến hàng GB/giây, cho phép người dùng tải xuống và truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn so với các thế hệ trước đó; Khả năng kết nối hàng triệu thiết bị đồng thời, từ điện thoại thông minh, máy tính bảng, đến các thiết bị IoT (Internet of Things) như cảm biến thông minh, xe tự hành, máy móc công nghiệp; Độ trễ rất thấp, chỉ trong khoảng từ mili giây đến một chữ số thấp, cho phép các ứng dụng yêu cầu đáp ứng gần như tức thì như xe tự hành, robot, hoặc tác động trực tiếp đến các hệ thống thời gian thực

Hiện nay nhu cầu về các dịch vụ truyền thông chất lượng cao, đáng tin cậy và hiệu quả đang tăng lên nhanh chóng Để đáp ứng nhu cầu này các nhà khai thác mạng đnag chuyển sang Network Slicing, một giải pháp tiên tiến cho phép họ mang lại trải nghiệm người dùng tối ưu bằng cách tạo nhiều mạng ảo trên một cơ sở hạ tầng

2.2.1 Network Slicing

Network slicing là một phương pháp chia mạng thành nhiều mảnh (slices) độc lập, mỗi mảnh được tối ưu hóa để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của các ứng dụng và dịch vụ khác nhau Mỗi slice sẽ hoạt động như một mạng ảo độc lập, cung cấp các tài nguyên mạng (như băng thông, tốc độ, thời gian đáp ứng) và chức năng mạng (như bảo mật, quản lý, routing) riêng biệt

Các slice có thể hỗ trợ một ứng dụng, dịch vụ, tập hợp người dùng hoặc mạng cụ thể và có thể trải dài qua nhiều miền mạng, bao gồm truy cập, lõi và vận chuyển Chúng cũng có thể triển khai qua nhiều nhà điều hành Điều này có nghĩa là mỗi mạng logic được thiết kế để phục vụ một mục đích kinh doanh xác định và bao gồm tất cả các tài nguyên mạng cần thiết - được cấu hình và kết nối từ đầu đến cuối

Một trong những tính năng quan trọng nhất của 5G, các sldie có thể được tạo ra và lập trình một cách linh hoạt để cung cấp cho khách hàng cuối mạng di động và quản lý thuê riêng của họ, có thể được cập nhật liên tục để đáp ứng nhu cầu tiến hóa của họ Từ băng thông cực cao đến độ trễ cực thấp, các trường hợp sử dụng đã được xác định cho 5G và network slicing bao gồm ba danh mục chính Phiên bản 15 của 3GPP cung cấp thông tin chi tiết về ba loại Slice/Service (SST): SST 1 - Extreme (hoặc Enhanced) Mobile Broadband (eMBB): Dành cho các ứng dụng trung tâm video tiêu thụ nhiều băng thông và tạo ra lưu lượng nhiều nhất trên mạng di động

SST 2 - Ultra-reliable Low-Latency Communications (urLLC): Cho phép các ứng dụng như phẫu thuật từ xa hoặc liên lạc giữa xe và mạng (v2x) và yêu cầu các nhà điều hành mạng di động (MNOs) phải có khả năng tính toán cạnh máy tính di động

SST 3 - Massive Machine-Type Communications (mMTC): Mạng lát cắt này phục vụ ở quy mô lớn hơn, với hàng tỷ thiết bị được kết nối vào mạng Những thiết bị này sẽ tạo ra ít lưu lượng hơn so với các ứng dụng eMBB, nhưng số lượng của chúng sẽ nhiều hơn nhiều lần

Điều này được thể hiện trong hình 2.6:

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

Hình 2 6 Ví dụ về Network Slicing trong 5G

Network slicing cho phép đồng thời phục vụ nhiều dịch vụ Có một hiệu ứng bên trong mỗi dịch vụ có đặc tính riêng: một hiệu ứng nhỏ khi thay đổi trong một lát cắt không ảnh hưởng đến lát cắt kế cận, và một hiệu ứng lớn khi tài nguyên vật lý được di chuyển sang lát cắt khác dựa trên yêu cầu NFV là thứ cung cấp tính mở rộng, linh hoạt và cô lập

Quan trọng để hiểu rằng sự cô lập mạng cấp độ - nơi khách hàng theo chiều dọc không chia sẻ chức năng mạng hoặc tài nguyên với khách hàng khác - trong một số trường hợp không được coi là yêu cầu cơ bản và không được đề cập trong network slicing Do đó, network slicing giả định rằng chỉ một số lượng nhỏ lát cắt sẽ được yêu cầu trong một mạng quốc gia và rằng chúng sẽ được chia sẻ bởi các doanh nghiệp có nhu cầu tương tự nhau

Network Slicing được thiết lập để đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của mạng truyền thông, đặc biệt là khi hướng tới việc áp dụng rộng rãi công nghệ 5G Bằng cách cho phép các nhà khai thác dịch vụ và nhóm người dùng khác nhau, việc cắt mạng đảm bảo rằng mỗi dịch vụ nhận được mức hiệu suất, độ tin cậy và bảo mật tối ưu

2.2.2 Massive MIMO

Massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) là một biến thể của kỹ thuật MIMO trong hệ thống truyền thông không dây, nơi số lượng lớn anten được sử dụng đồng thời để truyền và nhận dữ liệu Khác với MIMO thông thường, trong Massive MIMO, số lượng anten gửi và nhận được tăng lên đáng kể, thường lên tới hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn anten

Hình 2 7 Mô tả kỹ thuật MIMO

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

Trong MIMO đa người dùng (MU-MIMO), bên phát cùng một lúc gửi các luồng khác nhau đến các người dùng khác nhau sử dụng cùng một khoảng thời gian và tài nguyên tần số, từ đó tăng khả năng của mạng Hiệu quả phổ và khả năng của mạng có thể được cải thiện bằng cách thêm nhiều ăng-ten để hỗ trợ nhiều luồng hơn, cho đến khi chia sẻ công suất và nhiễu giữa người dùng dẫn đến giảm thiểu sự tiến bộ và cuối cùng là sự suy giảm hiệu suất

Tín hiệu radio có thể đi qua nhiều đường giữa bộ phát và bộ thu Massive MIMO dựa trên ba khái niệm chính là đa dạng không gian (spatial diversity), đa luồng không gian (spatial multiplexing) và hình chiếu tia (beamforming) MIMO xây dựng trên việc tín hiệu radio giữa bộ phát và bộ thu được lọc qua môi trường, với các phản xạ từ các tòa nhà và các vật cản khác tạo ra nhiều đường truyền tín hiệu

Các tín hiệu phản xạ khác nhau sẽ đến bộ anten nhận với các độ trễ thời gian, mức suy giảm và hướng di chuyển khác nhau Khi triển khai nhiều anten nhận, mỗi anten nhận một phiên bản tín hiệu hơi khác nhau, có thể được kết hợp theo toán học để cải thiện chất lượng của tín hiệu truyền đi

Beamforming là hệ thống tín hiệu giao thông cho các trạm cơ sở di động (cellular base stations) trong các mạng di động Nó xác định tuyến đường truyền dữ liệu hiệu quả nhất đến một người dùng cụ thể và đồng thời giảm nhiễu cho những người dùng gần đó Tùy thuộc vào tình huống và công nghệ, có nhiều cách để triển khai beamforming trong các mạng 5G.Cả mạng và các thiết bị di động kết nối trong các hệ thống MIMO phải được phối hợp chặt chẽ Các thuật toán phức tạp sử dụng thông tin không gian được lấy từ Tín hiệu Tham chiếu Thông tin Kênh (CSI-RS) để cho phép trạm cơ sở liên lạc đồng thời và độc lập với nhiều thiết bị CSI-RS là một loại tín hiệu pilot được gửi ra bởi trạm cơ sở đến UE, cho phép UE tính toán Thông tin Trạng thái Kênh (CSI) và báo cáo lại cho trạm cơ sở

Hình 2 8 Mô tả Beamforming trong mạng 5G

CSI mô tả cách tín hiệu lan truyền từ bộ phát đến bộ thu và bao gồm thông tin về cách tín hiệu bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng như phân tán, tàn thu và suy giảm công suất theo khoảng cách Để khôi phục luồng dữ liệu đã truyền tại bộ thu, bộ giải mã hệ thống MIMO phải thực hiện một lượng xử lý tín hiệu đáng kể, sử dụng CSI để biểu diễn hàm chuyển tải kênh dưới dạng ma trận

Massive MIMO cải thiện đáng kể hiệu suất phổ, cung cấp nhiều dung lượng mạng hơn cho cùng lượng phổ Khi các mạng 5G được triển khai, chúng sẽ phụ thuộc mạnh vào việc mật độ hóa mạng để cung cấp tốc độ dữ liệu yêu cầu và hỗ trợ số lượng kết nối cao, đặc biệt là trong khu vực đô thị Massive MIMO, kết hợp với công nghệ hình chiếu tia, cho phép sử dụng tài nguyên phổ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ 5G: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 5G VÀ CÁC TÍNH NĂNG QUAN TRỌNG

một cách rất hiệu quả, loại bỏ các điểm nghẽn hiệu suất hiện tại, hỗ trợ số lượng người dùng lớn trong một cell và cải thiện trải nghiệm người dùng cuối trong các khu vực có mật độ dân số cao

Các lợi ích tiềm năng khác bao gồm tính đáng tin cậy kết nối cao cùng với khả năng chống nhiễu và gây cản trở ý định tấn công tăng lên do số lượng đường truyền tín hiệu tăng lên Các mạng Massive MIMO cũng sẽ đáp ứng tốt hơn với các thiết bị truyền tín hiệu tại tần số cao hơn, điều này

sẽ cải thiện phạm vi phủ sóng, đặc biệt là trong những khu vực trong nhà

CHƯƠNG 3: TRÌNH BÀY VỀ CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG MẠNG RADIO ACCESS NETWORK

CHƯƠNG 3: TRÌNH BÀY VỀ CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG MẠNG RADIO ACCESS NETWORK

Mạng Radio Access Network (RAN) là một phần quan trọng trong hệ thống viễn thông di động, cung cấp kết nối không dây giữa các thiết bị di động (như điện thoại di động, máy tính bảng, thiết bị Internet of Things) và hạ tầng mạng di động của nhà mạng RAN được triển khai để cung cấp phạm vi phủ sóng rộng lớn và cung cấp dịch vụ di động cho người dùng

Mạng RAN bao gồm các trạm cơ sở (Base Stations) được đặt ở các vị trí chiến lược trong vùng phủ sóng của mạng di động Các trạm cơ sở này chịu trách nhiệm phát sóng và thu sóng vô tuyến tới và từ các thiết bị di động như điện thoại di động, máy tính bảng, thiết bị Internet of Things (IoT) và các thiết bị di động khác

Các thành phần chính trong mạng RAN bao gồm:

- Base Transceiver Station (BTS): BTS là trạm phát sóng cơ sở, có nhiệm vụ phát sóng các tín hiệu điều khiển và dữ liệu từ nhà mạng đến các thiết bị di động, cũng như thu sóng từ các thiết bị di động BTS là giao diện trực tiếp giữa các thiết bị di động và mạng di động

- NodeB hoặc eNodeB (Evolved Node B): NodeB và eNodeB là các trạm cơ sở trong mạng di động 3G (UMTS) và 4G (LTE) tương ứng Chúng cũng thực hiện công việc tương tự như BTS trong mạng GSM

- Antenna là bộ phận truyền và thu sóng vô tuyến giữa trạm cơ sở và các thiết bị di động Antenna đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp phạm vi sóng rộng lớn và đảm bảo chất lượng kết nối cho người dùng di động

- Remote Radio Unit (RRU): RRU là một thiết bị nhỏ gọn được đặt gần anten và thực hiện việc xử lý tín hiệu sóng vô tuyến gần nơi phát sóng, giúp tăng cường hiệu suất của mạng và giảm thiểu mất mát tín hiệu

Mạng RAN là môi trường chịu trách nhiệm phát sóng không dây và thu sóng từ các thiết bị di động, tạo nên phạm vi phủ sóng di động rộng lớn và đáp ứng nhu cầu di chuyển của người dùng Dữ liệu thu thập từ mạng RAN sẽ được chuyển đến mạng trung tâm (Core Network) để xử lý và cung cấp dịch vụ cho người dùng di động