Đồ án tốt nghiệp HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G

LỜI CẢM ƠN Khi em nghiên cứu đề tài, trình thực đồ án nỗ lực, cố gắng thân em nhận hướng dẫn, giúp đỡ, động viên không nhỏ từ phía thầy giáo, cô giáo bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến: Thầy giáo Ts Phạm Văn Phước trực tiếp giúp em định hướng đề tài đồ án tận tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc.Thầy chia sẻ kiến thức chuyên môn sâu kinh nghệm quý báu giúp em hoàn thành đồ án Đồng thời em xin cám ơn đến thầy giáo, cô giáo môn bạntrong lớp ĐTV52-DH1 nhiệt tình chia sẻ, giúp đỡ động viên suốt trình làm đồ án Cho dù em cố gắng, nỗ lực trình thực đồ án có nhiều kiến thức Cho nên tránh khỏi thiếu sót câu văn dịch từ tiếng anh không rõ nghĩa Em mong nhận góp ý, bảo tận tình quý thầy giáo, cô giáo bạn đồng môn Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực PhạmVăn Nam LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu em thực hiện.Các số liệu kết luận nghiên cứu trình bày đồ án chưa công bố nghiên cứu khác Em xin chịu trách nhiệm đồ án Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phạm Văn Nam MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu 1G 2G 3G 4G 5G BS MS BTS DCMCS Tên tiếng Anh First Generation Second Generation Third Generation Fourth Generation Fifth Generation Base Station Mobile Station Base Transceiver Stations Digital Cellular Mobile Tên tiếng Việt Thế hệ thứ Thế hệ thứ Thế hệ thứ Thế hệ thứ Thế hệ thứ Trạm gốc Trạm di động Trạm thu phát gốc Hệ thống thông tin di động tế bào CT WLL FDMA Communication Systems Cordless Telecome Wireless Local Loop Frequency Divition Multiple Access số Vô tuyến viễn thông không dây Vành vô tuyến địa phương Đa truy nhập phân chia theo tần Time Divition Multiple Access số Đa truy nhập phân chia theo thời Code Divition Multiple Access Frequecy Divition Duplex Time Divition Duplex gian Đa truy nhập phân chia theo mã Song công phân chia theo tần số Song công phân chia theo thời TACS Total Access Communications gian Hệ thống tổng truy nhập thông tin AMPS System Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động nâng GSM Global System for Mobile cao Hệ thống toàn cầu cho truyền HSDPA Communication High-Speed Downlink Packet thông di động Truy cập gói đường xuống tốc độ HSUPA QoS AMC OFDM Access High-Speed Uplink Packet Access Quality of Service Adaptation and Modulation Coding Orthogonal frequency-division cao Truy cập gói đường lên tốc độ cao Chất lượng dịch vụ Điều chế mã hóa thích ứng Ghép kênh phân chia tần số trực OFDMA multiplexing Orthogonal Frequency Division giao Kỹ thuật đa truy nhập phân chia TDMA CDMA FDD TDD MMS FDM LTE ITU Multiple Access Multimedia Messaging Service Frequency Division Multiplexing Long Term Evolution International Telecommunication theo tần số trực giao Tin nhắn đa phương tiện Ghép kênh theo tần số Công nghệ LTE Tổ chức Liên minh Viễn thông UAP RAP ADSL Union Universal Access Point Radio Access Point Asymmetric Digital Subscriber Line Quốc tế Nhiều điểm truy nhập chung Điểm truy nhập vô tuyến Đường dây thuê bao không đối DVB WLAN PSTN Digital Video Broadcasting Wireless Local Area Network Public Switching Telephone xứng Truyền hình kỹ thuật số Mạng nội không dây Mạng điện thoại chuyển mạch 3GPP IEEE Network 3rd Generation Partnership Project Institute of Electrical and Electronic công cộng Dự án đối tác hệ thứ Viện kỹ sư điện điện tử STE STD Engineers Space – Time Encoder Space – Time Decoder Bộ mã hóa không gian thời gian Bộ giải mã hóa không gian thời V-BLAST Vertical Bell labs layered space – gian Ghép kênh không gian MIMO time Multiple Input Multiple Output Hệ thống thông tin đa đầu vào Initial Network Selection World Wide Wireless Web Base Station Systems Mobile Switching Centre Authentication Centre Home Location Register Equipment Identity Register Visistor Location Register Radio Network Controller Serving Gateway Packet Data Network Gateway Evolved Packet Switched System Base Station Controller Intergrated Service Digital Network đa đầu Lựa chọn mạng ban đầu Web không dây toàn giới Hệ thống trạm gốc Tổng đài thông tin di động Trung tâm nhận thực Bộ ghi định vị thường trú Bộ ghi số nhận diện thiết bị Bộ ghi định vị tạm trú Bộ điều khiển mạng vô tuyến Cổng dịch vụ Cổng mạng liệu gói Hệ thống chuyển mạch gói Đài điều khiển trạm gốc Mạng tích hợp số đa dịch vụ INS WWWW BSS MSC AUC HLR EIR VLR RNC S-GW S-GW EPS BSC ISDN DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Tên bảng Bảng so sánh tham số công nghệ Đặc điểm anten thông minh So sánh tham số LTE LTE-Advanced So sánh tham số LTE-Advanced với công nghệ khác Trang 16 22 33 34 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Tên hình Cấu trúc mạng tế bào Các công nghệ đa truy nhập Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động tế bào Cấu trúc mạng hệ thống GSM Điện thoại hệ 1G Sự phát triển công nghệ mạng di động Sự tích hợp mạng khác dẫn đến 4G Sự kết hợp mạng khác Các mạng khác co thể truy nhập vào hệ thống Tốc độ truyền liệu mạng 4G Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM Phổ tín hiệu OFDM với sóng mang Tiết kiệm băng thông sử dụng OFDM Mô hình cấu trúc mạng 4G Trang 11 15 19 19 20 21 23 23 24 25 Hình 2.9 Tốc độ công nghệ Wimax LTE 28 Hình 2.10 Cấu trúc mạng LTE 28 Hình 2.11 Liên kết IP UE với PDNs 29 Hình 2.12 Mạng truy nhập vô tuyến 30 Hình 2.13 Mạng Core 30 Hình 2.14 Hình 2.12 Mạng truy nhập vô tuyến Kiến trúc Roaming 31 Hình 2.15 Công nghệ 4G 32 Hình 2.16 Tổng số di động kết nối hệ theo 33 năm ( theo GSMA Intelligence) Hình 2.17 Các sóng mang thành phần truyền dẫn băng rộng 34 Hình 2.18 tập LTE-Advanved Khối hợp sóng mang 35 Hình 2.19 Các kiểu kết hợp sóng mang 35 Hình 2.20 Mô hình hệ thống MIMO MxN 37 Hình 2.21 Ghép kênh không gian V-BLAST 38 Hình 2.22 Hệ thống Single user MIMO 38 Hình 2.23 Hệ thống Multi User MIMO 39 Hình 2.24 Sự khác thu nhận LTE LTE-Advanced 39 Hình 2.25 Hình 2.18 Cấu hình MIMO 8x8 40 Hình 2.26 Hệ thống phối hợp với nút chuyển tiếp 41 Hình 2.27 Kỹ thuật chuyển tiếp 42 Hình 2.28 Chuyển tiếp chiều 42 Hình 2.29 Chuyển tiếp chiều 43 Hình 3.1 Mạng di động hệ 5G đưa vào năm 2020 45 Hình 3.2 Mô hình trạm HAPS 47 Hình 3.3 Mô hình trạm HAPS tương lai ( ảnh : Internet) 48 Hình 3.4 Cấu trúc mạng 5G – The NanoCore 51 Hình 3.5 Điện toán đám mây 53 Hình 3.6 All-IP Network 55 Hình 3.7 Cấu trúc máy thu phát UE 57 Hình 3.8 Cấu trúc công nghệ đa lõi cấu hình lại 58 Hình 3.9 Cấu trúc mạng 5G giả định 60 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, ngành công nghiệp đà phát triển lĩnh vực công nghiệp viễn thông phát triển theo ngày với nhiều công nghệ dịch vụ ưu đãi Sự phát triển công nghệ theo xu hướng IP hóa tích hợp công nghệ Trong năm vừa qua mạng thông tin hệ thứ ba đời mang lại cho người sử dụng nhiều tiện ích dịch vụ mới,… có số nhược điểm tốc độ truyền liệu tối đa 2Mbps khó cho việc download loại file liệu có dung lương lớn, khả đáp ứng thời gian thực hội nghị truyền hình chưa cao, chưa đáp ứng yêu cầu ngày cao người dùng, tính mở mạng chưa cao khả tích hợp mạng khác chưa tốt,… Do phải có mạng di động để khắc phục những nhược điểm Từ đó, người ta bắt đầu nghiên cứu mạng di động có tên gọi hệ thống mạng di động 4G.Việc nghiên cứu công nghệ giúp ta nắm bắt xu hướng công nghệ để đáp ứng nhu cầu thị trường tương lai Do em chọn đề tài "Nghiên cứu công nghệ hệ thống thông tin di động 4G sâu khả triển khai sang hệ 5G" CÁC NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỒ ÁN o Chương I : Tổng quan hệ thống thông tin di động o Chương II : Nghiên cứu công nghệ hệ thống thông tin di động 4G o ChươngIII: Hệ thống thông tin di động 5G Đề tài có nhiều kiến thức mà nội dụng đồ án lại rộng, thời gian ngắn, việc nghiên cứu chủ yếu dựa lý thuyết, dịch văn từ tiếng anh, kiến thức em hạn chế,… Do đề tài nghiên cứu khó không tránh khỏi thiếu sót nhầm lẫn đồ án nên em mong góp ý, giúp đỡ, bảo thêm thầy giáo, cô giáo bạn bè CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I.Giới thiệu chung 1.Lịch sử đời phát triển Ở cuối kỷ thứ 19 Marconi thông tin vô tuyến liên lạc cự ly xa, máy phát máy thu có khả liên lạc di động với Nhưng thời người ta liên lạc chủ yếu điện báo Morse Trong năm 1895, hệ thống thông tin liên lạc không dây hệ thống phát triển nhanh thông tin liên lạc thời xưa Nó sử dụng dịch vụ băng thông rộng di động Các khái niệm hệ thống di động phát triển nhà nghiên cứu Phòng thí nghiệm AT & T Bell để giải vấn đề công suất hệ thống thông tin di động đầu Trái ngược với thông tin di động: Đầu tiên hệ thống, mà có trạm trung tâm (BS) bao phủ toàn vùng phủ sóng khu vực, hệ thống tế bào phân chia vùng phủ sóng vào tế bào không chồng chéo hoạt động với BS riêng Bằng cách khai thác thực tế sức mạnh tín hiệu truyền với khoảng cách, tần số tương tự tái sử dụng tiểu tế bào mà không cần giới thiệu nhiễu liên cell nặng.như hệ quả, khả làm tăng đáng kể việc sử dụng gói phổ tần số Đến năm 1928 sở cảnh sát Bayone – Mỹ bắt đầu triển khai mạng vô tuyến truyền Do mạng vô tuyến truyền nên máy di động tốn nguồn cồng kềnh đặt ô tô để liên lạc trạmgốc BS trung tâm Chất lượng liên lạc lại đặc điểm địa hình truyền sóng di động phức tạp mà máy gồm 10 đèn điện tử thực chức tối thiểu Hệ thống điện thoại cố định phát triển nhanh hình thành mạng PSTN ( Public Switching Telephone Network) song suốt thời gian dài vô tuyến di động không phát triển hạn chế công nghệ Mạng PSTN bao gồm đường dây điện thoại, cáp quang, truyền dẫn vi ba liên kết, mạng di động, vệ tinh thông 10 chung cho tất thực hành kỹ thuật để hợp thức vấn đề kết nối liên thông chia sẻ kiến thức Nhận thức vô tuyến –cách thức để sử dụng quang phổ: Các hệ di động thường gán dải tần số quang phổ băng thông rộng cho kênh tần số Nhưng có chỗ cho băng tần băng thông lớn quang phổ đã, tiếp tục nguồn lực khan cho ngành công nghiệp điện thoại di động thông tin liên lạc Tuy ngành công nghiệp di động có quang phổ dành riêng cho thông tin di động cấp phép cho nhà điều hành định Nhưng điều bao gồm việc sử dụng phổ giấy phép phổ chủ yếu sử dụng cho dịch vụ truyền thông khác bổ sung cho hoạt động phổ tần cấp phép.Tuy nhiên, ứng dụng nhận thức vô tuyến để truyền thông di động khu vực tương đối tiếp tục nghiên cứu đánh giá tính khả thi tác động việc sử dụng Software Defined Radio (SDR): lợi ích từ tốc độ sử lý ngày cao để phát triển nhiều băng, sở trạm đa tiêu chuẩn thiết bị đầu cuối Mặc dù tương lai thiết bị đầu cuối thích ứng giao diện không gian cho công nghệ truy nhập vô tuyến có sẵn.Hiện tại, điều thực sở hạ tầng.Một số lợi ích cở sở hạ tầng dự kiến từ SDR Ví dụ để tăng dung lương mạng thời điểm cụ thể ( lễ hội kiện thể thao), nhà điều hành cấu hình lại mạng lưới thêm số modem trạm thu phát gốc (BTS) Trong hệ thống 5G dự kiến, SDR trở thành khả cho thiết bị đầu cuối mạng thông qua phần mềm tải về.Đối với nhà sản xuất điều trợ giúp mạnh mẽ để cung cấp đa tiêu chuẩn, thiết bị đa băng tần với giảm nỗ lực phát triển chi phí Khả tương tác số loại truy cập không dây: Khả tương tác liền mạch mạng không đồng giúp cho thành công hệ thống 5G với công nghệ truy cập phát triển khác Một giải pháp nhằm đảm bảo khả tương tác số loại truy cập mạng không dây đưa 56 phát triển chuẩn IEEE 802.21.IEEE 802.21 tập trung vào việc tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao mạng không dây khác môi trường không đồng loại phương tiện nào.Mục đích IEEE 802.21 để giảm bớt việc sử dụng nút di động cách cung cấp chuyển giao không bị gián đoạn mạng không đồng nhất.Nó đóng góp phần quan trọng việc hướng đến khả tương tác lại mạng không dây 5G hệ thống truyền thông di động.Khả tương tác thiết lập lại cấu hình cung cấp cho nhà mạng với khả để lựa chọn, với khoản đầu tư tối thiểu mạng truy cập không dây thay thê Việc lựa chọn thực dựa số tiêu chí như: - Kiểm soát tắc nghẽn - Chia sẻ phổ hiệu - Sự cân chia sẻ mạng không dây tồn không gian khác - So sánh truy cập tài nguyên sẵn có truy nhập dịch vụ riêng biệt Nói chung yêu cầu cho khả tương tác mà cần phải đưa vào xem xét sau: - Initial Network Selection (INS):lựa chọn mạng ban đầu (INS ) chức khả tương tác xử lý mạng không đồng Một lựa chọn thông minh mạng phù hợp người sử dụng cho kết chặn thấp hơn, dung lượng cao tăng cường chất lường dịch vụ - Hỗ trợ tính di động: mạng lưới lựa chọn , người dùng thay đổi mạng ban đầu chọn theo điều kiện khác - Hợp tác hay thỏa thuận chuyển vùng nhà khai thác mạng khác Khai thác phải cung cấp cho người sử dụng lợi ích tương tự xử lý nhà điều hành mạng - Xử lý thuê bao toán hệ thống chuyển vùng 57 - Xác định thuê bao phải thực hệ thống môi trường tinh khiết Sự tích hợp khớp nối: Tùy thuộc vào mức độ tích hợp yêu cầu công nghệ truy cập vô tuyến có sẵn Một loạt phương pháp tiếp cận thực cho khả tương tác hiệu quả.Nếu tích hợp công nghệ khác chặt chẽ, cung cấp dịch vụ thêm hiệu lưa chọn mạng trình chuyển giao nhanh hơn.Tuy nhiên, với mức độ tích hợp cao đòi hỏi phải nỗ lực đáng kể chế hỗ trợ việc trao đổi liệu cần thiết báo hiệu đài truy cập mạng khác Hiệu lượng mạng: Tiêu thụ lượng thấp cho thiết bị đầu cuối điện thoại di động yêu cầu quan trọng, phải cho giảm kích thước pin cải thiện thời gian pin II.Cấu trúc mạng 5G Hình 3.4 Cấu trúc mạng 5G – The NanoCore 58 1.Flatter IP network Mạng Flat IP chắn giải pháp quan trọng để làm cho 5G áp dụng tất loại công nghệ Để đáp ứng nhu cầu khách hàng cho ứng dụng thời gian thực liệu gửi qua mạng điện thoại di động băng thông rộng, nhà khai thác không dây chuyển sang cấu trúc mạng flat IP Mạng cung cấp phương thức để nhận biết thiết bị sử dụng tên ký hiệu, khác với cấu trúc có phân cấp sử dụng “ normal” địa IP Với việc chuyển san kiến trúc flat IP, nhà khai thác di động có thể: - Giảm số lượng phần tử mạng liệu đường dẫn đến giảm chi phí hoạt động - Giảm độ trễ hệ thống cho phép ứng dụng hoạt động với độ sai lệch thấp trễ - Phát triển truy cập vô tuyến gói mạng lõi độc lập với đến mức độ lớn so với trước tạo linh hoạt kế hoạch lập mạng triển khai - Phát triển mạng lõi linh hoạt phục vụ sở cho đổi dịch vụ thông qua điện thoại di động mạng truy nhập IP chung - Tạo tảng cho phép nhà khai thác dịch vụ di động băng thông rộng để cạnh tranh với mạng dây Mạng 5G sử dụng Flat IP làm cho dễ dàng cho RAN (Radio Access Network) khác để nâng cấp mạng NanoCore 2.Hệ thống Aggregator Mạng lưới viễn thông theo hình thức phân cấp, lưu lương truy cập thuê bao gộp chung lại tập hợp điểm (BSC/RNC) sau đo chuyển đến cổng Hệ thống Flat IP làm giảm công suất tập hợp điểm lưu lương chuyển trực tiếp từ trạm gốc đến cổng phương tiện truyền thông.Tất mạng sử dụng (GSM, CDMA, Wimax Wireline) kết nối với Super Core với công suất lớn.Điều thực sở hạ tầng mạng nhất.Giải pháp Super Core loại bỏ tất chi phí liên kết phức tạp 59 cho nhà điều hành mạng.Nó làm giảm số lượng tồn mạng kết thúc kết nối, làm giảm đáng kể độ trễ Tuy nhiên hệ thống có yêu cầu : - Yêu cầu dự phòng cao: theo giải pháp Super Core, tất nhà khai thác mạng dịch chuyển đến sở hạ tầng Do yêu cầu dự phòng cao an toàn lõi mạng - Tính minh bạch nhà khai thác mạng: liên quan đến liệu thuê bao khâu quản lý, vv… Kết cấu Super Core quan điều hành phủ quản lý 3.Công nghệ 5G 3.1.Cloud Computing ( điện toán đám mây) Cloud Computing công nghệ sử dụng internet máy chủ từ xa trung tâm để trì liệu ứng dụng điện toán đám mây.Trong 5G mạng máy chủ từ xa trung tâm lưu trữ nội dung mà cung cấp Điện toán đám mây cho phép người dùng doanh nghiệp sử dụng ứng dụng mà không cần cài đặt truy nhập tập tin cá nhân máy có truy cập internet.Điều sử dụng Nanocore, nơi mà người dùng truy cập vào tài khoản riêng nhà cung cấp nội dung toàn cầu thông qua Nanocore hình thức đám mây Hình 3.5 Điện toán đám mây 60 Điện toán đám mây kỹ thuật để truy cập liệu văn bản, ứng dụng, file video, file nhạc,…từ nơi mà không cần mang theo thiết bị lưu trữ liệu Bởi tất thông tin người sử dụng điện toán đám mây truy cập tất liệu từ nơi giới vào lúc nào.Ví dụ Gmail, tất tài liệu lưu trữ máy chủ Gmail quy trình thực đám mây.Người sử dụng cung cấp cho lệnh sau trình xảy máy chủ Gmail kết hiển thị hình Sự phát triển điện toán đám mây cung cấp cho nhà khai thác hội to lớn.Kể từ điện toán đám mây liên kết mạng, cho thấy tầm quan mạng lưới thúc đẩy phát triển mạng lưới Nó đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ an toàn đáng tin cậy, Người sử dụng điện toán đám mây tránh chi phí vốn cho Nanocore, làm giảm chi phí mua sở hạ tầng vật lý cách cho thuê sử dụng từ nhà cung cấp bên thứ ba Các phân đoạn điện toán đám mây, chia làm phân đoạn sau: - Ứng dụng (Applications) Nền tảng (Platform) Cơ sở hạ tầng (Infrastructure) Mỗi phân đoạn phục vụ cho sản phẩm khác phục vụ cho doanh nghiệp cá nhân với mục đích ứng dụng khác 3.1.1.Ứng dụng Về dựa yêu cầu dịch vụ phần mềm.Các dịch vụ phần mềm phải đa dạng, khác làm để phần mềm phân phối cho người dùng cuối 3.1.2.Nền tảng Phân đoạn tảng điện toán đám mây đề cập đến sản phẩm sử dụng để triển khai internet Net Suite, Amazon, Google Microsoft phát triển tảng cho phép người dùng truy cập ứng dụng từ máy chủ tập 61 trung Google, Net Suite, Rack space cloud, amazon.com tảng hoạt động 3.1.3.Cơ sở hạ tầng Phân đoạn thứ điện toán đám mây gọi sở hạ tầng phần quan trọng.Cơ sở hạ tầng cho phép người sử dụng xây dựng ứng dụng 3.2.All IP Network Hình 3.6 All-IP Network All-IP Network (AIPN) tiến hóa hệ thống 3GPP để đáp ứng nhu cầu dịch vụ ngày tăng thị trường viễn thông di động Nó chủ yếu tập trung vào cải tiến công nghệ chuyển mạch gói, mạng AIPN cung cấp phát triển liên tục tối ưu hóa giải pháp hệ thống nhằm tạo lợi cạnh tranh hiệu suất chi phí All-IP dựa ứng dụng điện thoại di động dịch vụ cổng thông tin điện thoại di động, thương mại di động, chăm sóc sức khỏe, phủ, ngân hàng số lĩnh vực khác Những lợi ích cấu trúc Flat IP là: - Chi phí truy cập thấp Truy cập liền mạch Kinh nghiện người dùng cải thiện Giảm độ trễ hệ thống 62 - Truy cập vô tuyến tách riêng phát triển mạng lõi Các vấn đề quan trọng All IP: - Hỗ trợ cho loạt hệ thống truy cập khác Khả thích ứng di chuyển từ thiết bị đầu cuối khác Khả lựa chọn hệ thống truy cập thích hợp Cung cấp dịch vụ ứng dụng tiên tiến Khả xử lý hiệu tối ưu Mức độ bảo mật cao 3.3.Nano technology Công nghệ Nano việc áp dụng công nghệ nano để kiểm soát trình quy mô nanomet, tức 0.1 100 nm Công nghệ gọi công nghệ Nano phân tử ( MNT : Molecular Nanotechnology).Công nghệ nano coi cách mạng công nghiệp ngành công nghệ viễn thông thay đổi hoàn toàn tương lai Vì ứng dụng tương lai yêu cầu nhớ tính toán điện nhiều để cung cấp tốc độ liệu cao hơn, mà công nghệ giải thách thức Do công nghệ nano cung cấp giải pháp hiệu cho khả tính toán hiệu quả, cảm biến, mở rộng nhớ tương tác với người máy Công nghệ nano có tác động đáng kể thiết bị điện thoại di động mạng lõi sau: -Điện thoại di động trở thành thiết bị thông tin liên lạc thiếu giới công nghệ đại.Công nghệ nano thiết bị điện thoại di động giúp cho cảm biến thông minh ứng dụng nhiều ngành công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc, y tế, thông tin an toàn -Các mạng lõi đòi hỏi tốc độ, công suất cao, đáng tin cậy để tương tác ngày nhiều công nghệ truy cập không đồng Hiện công nghệ nano sử dụng xử lý tín hiệu kỹ thuật số ( DSP: Digital Signal Processing) 63 4.Cấu trúc mạng 5G giả định 4.1 Thiết bị đầu cuối đa cấu hình lại Hình 3.7 Cấu trúc máy thu phát UE Trong đó: Analog-to-digital conversion (ADC): Bộ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Digital-to-analog conversion (DAC): Bộ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự Digital down converter (DDC) : Bộ biến đổi xuống tín hiệu số Digital up-converter (DUC) : Bộ biến đổi lên tín hiệu số Tín hiệu nhận từ anten qua thu Rx RF sau đưa đến ADC để chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, tiếp đến đưa vào DDC để biến đổi xuống tín hiệu số tín hiệu đưa vào xử lý băng gốc ( Base-band Processing) xử lý liệu để đưa tới người sử dụng Nếu từ người sử dụng tín hiệu qua xử lý liệu sau đến xử lý băng gốc cho qua DUC để biến đổi lên tín hiệu số cho qua DAC để biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự, sau đưa đến phát Tx phát 64 4.2 Công nghệ đa lõi cấu hình lại(Reconfigurable Multi-Technology Core: RMTC) Thách thức công nghệ đa lõi cấu hình lại để giải việc gia tăng sô thuê bao Các công nghệ truy cập vô tuyến khác dựa khả tương tác chế.Cốt lõi hội tụ công nghệ Nano nói trên, điện toán đám mây, nhận thức vô tuyến dựa tất tảng IP.Lõi cấu hình lại thay đổi chức truyền thông tùy thuộc mạng trạng thái người dùng yêu cầu.Việc cấu hình lại hai phần cứng phần mềm Cấu hình lại phần cứng chủ yếu thực nhà điều hành, thêm thiết bị bổ sung để tăng lực mạng lưới cụ thể thời gian Tuy nhiên, việc cấu hình lại phần mềm với sức mạnh SDR tự động cấu hình lại Có nghĩa chương trình (chạy việc xử lý cấu hình lại yếu tố) liên kết truyền thông yếu tố chế biến cấu hình lại thời gian chạy.Các yếu tố xử lý khác sử dụng cho mục đích khác Mục đích chung vi xử lý hoàn toàn lập trình để thực nhiệm vụ tính toán khác Hình 3.8 Cấu trúc công nghệ đa lõi cấu hình lại 65 Trong đó: Local Reconfiguration Database (LRD): Cơ sở liệu thiết lập lại cấu hình địa phương Reconfiguration Data models (RDM):Mô hình liệu cấu hình lại Reconfiguration Control and Management unit (RCM): Điều khiển tái cấu hình lại đơn vị quản lý Cloud Computing Resources (CCR): Nguồn tài nguyên điện toán đám mây Reconfigurable Serving Gateway (RS-GW): Cổng phục vụ cấu hình lại Reconfigurable Packet data network Gateway (RP-GW):Cổng mạng liệu gói cấu hình lại Reconfigurable-Interoperability Control (RIC): Điều khiền tương tác cấu hình lại Mobility Management Entity (MME) : Tổ chức quản lý tính di động Home Subscriber Database (HSD): Cơ sở liệu nhà thuê bao Hình vẽ cho thấy cấu trúc cấp cao mạng lõi cấu hình lại, tiến hóa Evolved Packet Core (EPC) mạng 4G Cở sở liệu cấu hình lại địa phương (LRD) gắn liền với mô hình liệu cấu hình lại (RDM) kết nối với cổng thông qua kiểm soát quản lý đơn vị (RCM) RCM kết nối với nguồn tài nguyên điện toán đám mây (CCR) để liên kết mạng lõi với sở liệu cấu hình lại từ xa (RRD) Các đơn vị EPC tăng cường với khả cấu hình lại cổng phục vụ cấu hình lại (RS-GW) cổng mạng liệu gói cấu hình lại (RP-GW) RS-GW liên kết với công nghệ truy cập khác thông qua đơn vị điều khiển tương tác cấu hình lại (RIC) RIC kiểm soát trình liên kết khả hoạt động công nghệ truy cập không đồng cho phép RS-GW để chuyển tiếp nhận gói tin đến từ trạm sở lựa chọn eNB để phục vụ cho UE Để phục vụ người sử dụng với tất IP dựa ứng dụng di động dịch vụ, giao diện RP-GW, qua CCR với Internet mạng liệu gói khác ( PDNs) Các tổ 66 chức quản lý di động MME có đối tượng để truyền tín hiệu, liên kết RS-GW cho chủ thuê bao sở liệu (HSD) Hình 3.9 Cấu trúc mạng 5G giả định Hình 3.9 Cho thấy đề xuất cấu trúc mạng 5G Tất IP dựa ứng dụng di động dịch vụ cổng thông tin di động, thương mại di động, chăm sóc sức khỏe di động, … cung cấp thông qua đám nguồn tài nguyên điện toán đám mây (CCR) CCR nối công nghệ đa lõi cấu hình lại (RMTC) với liệu cấu hình lại từ xa (RRD) gắn liền với mô hình liệu cấu hình lại ( RDM) RMTC kết nối với công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau, từ 2G/GERAN đến 3G/UTRAN 4G/EUTRAN 802.11 x WLAN 802.16 x WMAN Tiêu chuẩn khác kích hoạt IS/95, EV-DO, CDMA2000,… Khả tương tác trình tiêu chuẩn chế cho phép hai thiết bị đầu cuối RMTC để lựa chọn từ hệ thống truy cập không đồng 67 III Kết luận chương III Sau tìm hiểu chương III: “Hệ thống thông tin di động 5G” mạng hệ di động 5G mạng mới, phải đến năm 2020 thức đưa vào sử dụng nên nghiên cứu giả định, nghiên cứu kỹ mặt công nghệ Nhưng trình nghiên cứu mạng so với mạng di động hệ trước sử dụng trạm HAPS treo lơ lửng giống vệ tinh tầm thấp Giúp cho diện tích phủ sóng rộng hơn.Đổi việc truyền dẫn góp phần mang lại nhiều ứng dụng 68 KẾT LUẬN Sau nghiên cứu qua đề tài:"Nghiên cứu công nghệ hệ thống thông tin di động 4G sâu khả triển khai sang hệ 5G"nhờ giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo Ts Phạm văn Phước em hiểu thêm nhiều cấu trúc công nghệ áp dụng mạng di động từ mạng 1G, 2G, 3G, 4G 5G Nhờ phát triển công nghệ qua thời kỳ mà giúp cho người gắn kết với nhau, sống văn minh hiểu biết thêm lịch sử Cũng nhờ mạng di động làm cho người không khoảng cách Ví dụ người khoảng cách xa nhờ vào công nghệ mạng thiết bị đầu cuối khác giúp ta trao đổi tài liệu, thông tin cách đơn giản nhất, thuận tiện 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Advanced Transmission Schemesfor the 4th Generation of MobileCommunication Systems,18 Juli 2011 Prospective of Fifth Generation Mobile Communications International Journal of Next-Generation Networks (IJNGN), Dr Anwar M Mousa University of Palestine,Gaza- Palestine, Vol.4, No.3,September 2012 5G: Future Mobile Technology-Vision 2020,International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 54– No.17, September 2012 Imthiyaz Ali,5G the nanocore, march 5, 2011 giảng Thông tin di động, Ths Bùi Đình Thịnh, Đại học Hàng hải Đề tài KHCN nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile, Nguyễn Đình Chiến Hiểu rõ công nghệ mạng 4G 70 [...]... nước trên thế giới 20 3 .Hệ thống thông tin di động thế hệ 3G (Third Generation) Thế hệ 3G là thế hệ mạng truyền thông di động thứ ba, nó ra đời sau nên thế hệ này cải tiến rõ nét so với các thế hệ trước đó Nó giúp cho người sử dụng điện thoại di động truyền tải cả thông tin dữ liệu thoại, thông tin đa phương tiện như tin nhắn nhanh,âm thanh, hình ảnh, hình ảnh động và cả thông tin dữ liệu ngoài thoại... Circuit) nó có thể tích hợp các linh kiện từ hàng trăm ngàn đến 10 6 transistor trong 1 máy điện thoại di động Do vậy có thể giải quyết được những khó khăn trong việc truyền sóng di động Hệ thống thông tin di động tế bào số hay còn được gọi là hệ thống thông tin di động (Mobile Systems) là hệ thống thông tinliên lạc được truy cập với nhiều điểm khác nhau (access point or base stations) trên một vùng tế... tương tự của điện thoại di động tiêu chuẩn được phát triển bởi phòng thí nghiệm Bell Đã được chính thức giới thiệu vào châu Mỹ năm 1983 +TACS (Total Access Communications System: hệ thống tổng truy nhập thông tin) là các hệ thống lỗi thời của AMPS, sử dụng tại Anh 2 .Hệ thống thông tin di động thế hệ 2G (Second Generation) Thế hệ di động 2G được áp dụng bằng tín hiệu kỹ thuật số digital thay cho tín hiệu... quan về hệ thống thông tin di động thì chương này đã đề cập đến nhiều vấn đề về lịch sử phát triển, quá trình hình thành của hệ thống thông tin di động từ 1G đến 3G với các công nghệ đa truy cập như là FDMA, TDMA, CDMA mà người ta áp dụng của các thế hệ trước 23 Từ đó giúp em hiểu thêm, nắm bắt những vấn đề cơ bản, cốt lõi trọng tâm nhất mà một phần nào đó nó làm tiền đề để còn áp dụng cho các hệ thống. .. (Time Divition Duplex: Song công phân chia theo thời gian) Một tần số chia 8 khe thời gian.Khung thời gian công tác được chia đôi, 1 nửa cho đường lên, 1 nửa cho đường xuống II Một số thế hệ mạng di động Các thế hệ di động khác nhau đều có bốn khía cạnh chính là: - Truy cập vô tuyến Tốc độ dữ liệu Băng thông Cấu hình chuyển mạch Hình 1.3.Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào Thế hệ. .. sở của mạng mà tại đó trạm MS ( trạm di động) tiến hành việc trao đổi các thông tin với mạng thông qua trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Stations) Hình 1.1 Cấu trúc mạng tế bào 2 Phân loại hệ thống thông tin di động 2.1 Phân loại theo đặc tính tín hiệu - Analog: Thế hệ 1,thoại điều tần analog, các tín hiệu điều khiển đã được số hóa toàn bộ - Digital: Thế hệ 2 và cao hơn, thoại, điều khiển đều... 1 .Hệ thống thông tin di động thế hệ 1G (First Generation) TE MT Um BTS MS BTS TE MT MS Um A-bis BSC NMC ADC OMC OMC PSTN A BTS MSC BS GMSC ISDN TE MT Um BTS MS BTS TE MT MS Um A-bis BSC BTS BS HLR VLR AUC EIR LA Hình 1.4 Cấu trúc mạng cơ bản của hệ thống GSM 16 Trong đó: MS :Mobile Station (Trạm di động) MT :Mobile Termination(Đầu cuối di động) TE :Terminal Equipment (Thiết bị đầu cuối) Um :Giao di n... thế hệ 1G Ở thế hệ mạng di động thông tin đầu tiên, có tần số chỉ 150MHz nhưng nó cũng được phân ra khá nhiều chẩn kết nối và được chia theo từng phân vùng riêng trên thế giới như: + NMT (Nordic Mobile Telephone) là một hệ thống tương tự cho truyền thông di động chuẩn dành cho Nga và các nước Bắc Âu (như Na Uy, Phần Lan,Iceland,Đan Mạch, Thụy Điển) +AMPS (Advanced Mobile Phone System) là một hệ thống. .. năng lưu động (roaming) từ môi trường dịch vụ này tới môi trường dịch vụ khác ở các băng tần là rất khó Cho nên cho ra đời thế hệ 4G sẽ phải có tốc độ truyền thông tin dữ liệu cao hơn, với những công nghệ trong mạng 4G người dùng di động tốc độ có thể đạttới 100Mbps Còn đối với người dùng cố định tốc độ có thể đạt tới 1Gbps Mạng di động thế hệ 4G là công nghệ truyền thông tin không dây thế hệ thứ tư,... thời gian thực cho nên phải tránh các trường hợp về vấn đề trễ mạng, băng thông dịch vụ 1.4 .Hệ thống mạng phải đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin Khi hệ thống thông tin ngày càng phát triển, có nhiều người dùng của các mạng khác nhau truy nhập vào thì những dữ liệu thông tin cần được phải đảm bảo an toàn Tính an toàn được đánh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn, riêng tư