Nghiên cứu công nghệ LTE và ứng dụng trong mạng 4g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THỊ ÁI THI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LTE VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG 4G Chuyên ngành: Công nghệ thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GSTS NGUYỄN THÚC HẢI Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Nguyễn Thúc Hải, ngƣời thầy tận tình hƣớng dẫn giúp hoàn thành khóa luận Để hoàn thành chƣơng trình cao học viết luận văn, xin tỏ lòng biết ơn chân thành tới Thầy Cô thuộc Viện Công nghệ thông tin truyền thông – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, ngƣời cung cấp kiến thức tạo môi trƣờng thuận lợi để hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn tác giả tài liệu mà tham khảo, trích dẫn luận văn nhƣng điều kiện xin phép Cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè động viên giúp đỡ suốt trình thực khóa luận Mặc dù cố gắng hoàn thành luận văn tất nhiệt huyết lực nhƣng chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến góp ý quý Thầy Cô anh chị đồng nghiệp Cuối xin gửi đến tất ngƣời lời chúc sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Nha Trang tháng năm 2014 Học viên Lê Thị Ái Thi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung số liệu luận văn tự tìm hiểu, nghiên cứu thực Học viên Lê Thị Ái Thi MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH 10 MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ CÔNG NGHỆ LTE 13 1.1 Sự phát triển mạng thông tin di động 13 1.2 Lộ trình phát triển lên 4G .16 1.3 Giới thiệu tổng quan LTE .20 1.3.1 Khái niệm 20 1.3.2 Các tính LTE .20 1.3.3 Các dịch vụ LTE 22 CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT QUAN TRỌNG CỦA LTE 25 2.1 OFDMA LTE .25 2.1.1 Nguyên lý hoạt động thu phát tín hiệu OFDM 25 2.1.2 Mã hóa kênh phân tập tần số truyền dẫn OFDM 26 2.1.3 Sử dụng OFDM cho ghép kênh đa truy cập 28 2.2 SC-FDMA LTE 30 2.3 Kỹ thuật đa anten LTE .34 2.3.1 Giới thiệu chung .34 2.3.2 SU- MIMO đƣờng xuống LTE 35 2.3.3 MU - MIMO LTE 37 2.3.3.1 MIMO đa ngƣời sử dụng (MU-MIMO) đƣờng xuống .37 2.3.3.2 MIMO đa ngƣời sử dụng (MU-MIMO) đƣờng lên 40 CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP THOẠI TRONG LTE 43 3.1 Giới thiệu chung thoại LTE 43 3.1.1 Giới thiệu 43 3.1.2 Các giải pháp cho VoLTE 43 3.2 Giải pháp dùng CSFB cho thoại LTE 46 3.2.1 Mô tả CSFB 46 3.2.2 Phƣơng thức hoạt động .48 3.2.3 Ƣu nhƣợc điểm giải pháp CSFB 51 2.3 Giải pháp dùng SRVCC cho thoại LTE 51 2.3.1 Khái niệm SRVCC 51 2.3.2 Nguyên lý hoạt động SRVCC 53 2.3.3 Ƣu nhƣợc điểm SRVCC 56 CHƢƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM LTE CỦA VIETTEL VÀ ĐỀ XUẤT58 4.1 Tình hình triển khai LTE Việt Nam giới 58 4.1.1 Tình hình triển khai LTE giới 58 4.1.2 Tình hình triển khai LTE Việt Nam 60 4.2 Quá trình thử nghiệm LTE Tập đoàn Viettel .61 4.2.1 Cơ sở để tiến hành thử nghiệm LTE 61 4.2.1.1 Tiêu chuẩn công nghệ thử nghiệm .61 4.2.1.2Lƣu lƣợng phục vụ tối đa trạm phát sóng .62 4.2.1.3 Băng tần sử dụng 62 4.2.1.4 Các giao diện kết nối mạng LTE Viettel .63 4.2.2 Kết mô thiết kế trạm thử nghiệm .65 4.2.2.1 Tiến độ triển khai dự án .65 4.2.2.2 Kết mô vùng phủ HCM 66 4.2.3 Kết thử nghiệm 72 4.2.3.1 Hiệu sử dụng tần số .72 4.2.3.2 Khả phục vụ, lƣu lƣợng, chất lƣợng dịch vụ thoại, liệu, đa phƣơng tiện .72 4.2.3.3 Tốc độ thấp nhất, cao dịch vụ vô tuyến di động băng rộng theo đƣờng lên xuống (khai báo hệ thống) 74 4.2.3.4 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, độ trễ truyền data, độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ chuyển giao .74 4.2.3.5 Các dịch vụ thử nghiệm .76 4.3 Đề xuất 76 4.3.1 Đề xuất với kết thử nghiệm Viettel 76 4.3.2 Đề xuất chung cho nhà mạng vùng phủ mạng vô tuyến 4G 77 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rd Generation Partnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lƣợng kênh CSSR Call Set-up Success Rate Tỷ lệ thiết lập gọi thành công CPE Customer Premises Equipment Thiết bị truyền thông cá nhân DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DFTS – OFDM DFT – Spread OFDM OFDM trải phổ DVB Digital Video Broadcasting Chuẩn Truyền Dẫn Evolved Packet Core Mạng lõi gói phát triển E – UTRA Evolved UTRA Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian FDMA Frequency Division Multiplex Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung HOR Hand Over Rate Tỷ số chuyển giao EPC HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đƣờng lên tốc độ cao IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngƣợc IFDMA Interleaved FDMA FDMA đan xen IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngƣợc IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phƣơng tiện IP IMT – 2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunications Union Liên đoàn Viễn thông quốc tế LFDMA Localized FDMA FDMA khoanh vùng MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service Dịch vụ quảng bá đa phƣơng đa phƣơng tiện MCS Modulation and Coding Scheme Sơ đồ mã hóa điều chế MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động OFDMA Orthogonal Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Division Multiplexing Access PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PCI Precoding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa PS Packet Switch Chuyển gói kênh QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến SAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc mạng SC – FDMA Single Carrier – Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang Division Multiple Access Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia không gian Short Message Service Dịch vụ tin ngắn TCP/IP Transmission Control Protocol IP Giao thức điều khiển truyền dẫn IP TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian UE User Equipment Thiết bị ngƣời dùng UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng Voice over IP Thoại IP SDMA SMS VoIP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Mục tiêu 4G .17 Bảng 1.2 Dịch vụ ứng dụng LTE 23 Bảng 4.1 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa trạm phát sóng LTE 62 Bảng 4.2 Thiết kế trạm thực HCM .68 Bảng 4.3 Thiết kế trạm thực tế Hà Nội 71 Bảng 4.4 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa trạm gốc HCM 72 Bảng 4.5 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa trạm gốc Hà Nội 72 Bảng 4.6 Lƣu lƣợng trung bình trạm gốc HCM 73 Bảng 4.7 Lƣu lƣợng trung bình trạm gốc HN 73 Bảng 4.8 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đo kiểm .74 Bảng 4.9 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công .74 Bảng 4.10 Độ trễ truyền data 75 Bảng 4.11 Độ trễ thiết lập dịch vụ .75 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sự phát triển mạng thông tin di động tế bào .13 Hình 1.2 Lộ trình phát triển công nghệ thông tin di động lên 4G .18 Hình 2.1 sơ đồ khối thiết bị đầu cuối OFDM .26 Hình 2.2 Giải thích vai trò mã hóa kênh OFDM 27 Hình 2.3 OFDM đƣợc sử dụng cho sơ đồ ghép kênh/đa truy nhập 28 Hình 2.4 Ghép kênh ngƣời sử dụng/OFDMA phân bố 29 Hình 2.5 Điều khiển định thời phát đƣờng lên 30 Hình 2.6 SC-FDMA sở DFTS-OFDM 31 Hình 2.7 Khác việc truyền ký hiệu số liệu OFDMA SC-FDMA .32 Hình 2.8 Các phƣơng pháp ấn định sóng mang nhiều ngƣời sử dụng 33 Hình 2.9 Sơ đồ xếp: a) LFDMA b) IFDMA 33 Hình 2.9 Mô hình truyền dẫn SU-MIMO tổng quát 35 Hình 2.10 Xử lý tín hiệu SU-MIMO vòng kín phía phát 36 Hình 2.11 MU-MIMO cho nhiều UE sử dụng tài nguyên thời gian tần số 40 Hình 2.12 MU-MIMO đƣờng lên .40 Hình 2.13 Ghép kênh số liệu tín hiệu tham chuẩn đƣờng lên .41 Hình 3.1 Giao thức truyền thông tin từ thiết bị đầu cuối đến IMS .44 Hình 3.2 Mô tả giải pháp để cung cấp dịch vụ thoại LTE 45 Hình 3.3 Tiến trình chuẩn hóa VoLTE 45 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động CSFB 47 Hình 3.5 Sơ đồ giao điện SGs dùng CFSB 47 Hình 3.6 Sơ đồ dự phòng chuyển mạch kênh .48 Hình So sánh thời gian thiết lập gọi 2G/3G CSFB 49 Hình Sơ đồ phƣơng pháp RIM giảm thời gian kết nối 2G/3G 50 Hình Sơ đồ phƣơng pháp DMCR giảm thời gian kết nối 3G 50 Hình 3.10 Kiến trúc VoLTE dựa SRVCC 52 Hình 3.11 Sơ đồ SRVCC chuyển giao LTE 2G/3G .53 Hình 3.12 Sơ đồ tiến trình chuyển giao từ LTE sang 2G/3G .55 Hình 4.1 Biểu đồ tăng trƣởng số nhà mạng LTE đến 2013 59 Hình 4.2 Biểu đồ lƣợng thuê bao LTE đến 2013 60 Hình 4.3 Các kết nối giao diện mạngLTE Viettel 63 Hình 4.4 Kết mô vùng phủ HCM Thiết kế trạm thực HCM 66 Hình Kết mô vùng phủ HNI Thiết kế trạm thực tế HNI 69 10 4.2.2.2 Kết mô vùng phủ HCM (Vị trí trạm vị trí thức thử nghiệm) Hình 4.4 Kết mô vùng phủ HCM 66 Thiết kế trạm thực HCM SiteName Longitude Latitude Height Azimuth SiteName Longitude Latitude Height Azimuth SiteName Longitude Latitude Height Azimuth HC1639 106.662468 10.795706 28 90 HCM532 106.6493 10.793797 29.5 310 HCM354 106.644707 10.801592 24.8 320 HC1639 106.662468 10.795706 28 180 HCM579 106.657776 10.785758 28 330 HCM380 106.651703 10.797835 23 77 HC1639 106.662468 10.795706 28 310 HCM579 106.657776 10.785758 28 120 HCM380 106.651703 10.797835 23 180 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 60 HCM579 106.657776 10.785758 28 220 HCM380 106.651703 10.797835 23 310 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 180 HCM647 106.660225 10.792018 24 90 HCM383 106.638947 10.797451 25.5 40 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 283 HCM647 106.660225 10.792018 24 200 HCM383 106.638947 10.797451 25.5 180 HCM027 106.643181 10.797058 17.5 350 HCM647 106.660225 10.792018 24 330 HCM383 106.638947 10.797451 25.5 270 HCM027 106.643181 10.797058 17.5 180 HCM648 106.651131 10.788048 19.5 30 HCM389 106.642616 10.788831 28.5 30 HCM027 106.643181 10.797058 17.5 270 HCM648 106.651131 10.788048 19.5 180 HCM389 106.642616 10.788831 28.5 160 HCM039 106.662674 10.787745 21.5 176 HCM648 106.651131 10.788048 19.5 270 HCM389 106.642616 10.788831 28.5 250 HCM039 106.662674 10.787745 21.5 82 HCM654 106.653107 10.783769 26.5 20 HCM405 106.64917 10.807446 29 30 HCM039 106.662674 10.787745 21.5 330 HCM654 106.653107 10.783769 26.5 120 HCM405 106.64917 10.807446 29 150 HCM040 106.652763 10.793066 25 30 HCM654 106.653107 10.783769 26.5 240 HCM405 106.64917 10.807446 29 270 HCM040 106.652763 10.793066 25 120 HCM668 106.661507 10.790114 22 50 HCM471 106.651939 10.789723 27 30 HCM040 106.652763 10.793066 25 300 HCM668 106.661507 10.790114 22 210 HCM471 106.651939 10.789723 27 150 HCM146 106.647346 10.797632 29 20 HCM668 106.661507 10.790114 22 300 HCM471 106.651939 10.789723 27 240 HCM146 106.647346 10.797632 29 150 HCM788 106.641281 10.791648 23 HCM474 106.65654 10.789861 24 350 HCM146 106.647346 10.797632 29 240 HCM788 106.641281 10.791648 23 120 HCM474 106.65654 10.789861 24 150 HCM148 106.645103 10.793473 27 HCM788 106.641281 10.791648 23 240 HCM474 106.65654 10.789861 24 220 HCM148 106.645103 10.793473 27 90 HCM896 106.659096 10.790091 22.5 10 HCM532 106.6493 10.793797 29.5 80 HCM148 106.645103 10.793473 27 230 HCM896 106.659096 10.790091 22.5 160 HCM532 106.6493 10.793797 29.5 220 HCM149 106.650284 10.78522 28.5 30 HCM896 106.659096 10.790091 22.5 270 HCM911 106.656555 10.793974 26 20 67 HCM149 106.650284 10.78522 28.5 180 HCM901 106.646195 10.789793 18 60 HCM911 106.656555 10.793974 26 140 HCM149 106.650284 10.78522 28.5 300 HCM901 106.646195 10.789793 18 180 HCM911 106.656555 10.793974 26 270 HCM222 106.658394 10.792832 24.5 HCM901 106.646195 10.789793 18 280 HCM912 106.637909 10.801661 17 20 HCM222 106.658394 10.792832 24.5 180 HCM902 106.647575 10.785583 20 30 HCM912 106.637909 10.801661 17 120 HCM222 106.658394 10.792832 24.5 260 HCM902 106.647575 10.785583 20 150 HCM912 106.637909 10.801661 17 210 HCM225 106.640488 10.793911 28.3 HCM902 106.647575 10.785583 20 280 HCM914 106.650635 10.795813 21.2 340 HCM225 106.640488 10.793911 28.3 120 HCM903 106.649841 10.790121 18 30 HCM914 106.650635 10.795813 21.2 90 HCM225 106.640488 10.793911 28.3 250 HCM903 106.649841 10.790121 18 130 HCM914 106.650635 10.795813 21.2 230 HCM274 106.662521 10.793339 25.5 50 HCM903 106.649841 10.790121 18 260 HCM918 106.656998 10.801369 19.5 216 HCM274 106.662521 10.793339 25.5 180 HCM908 106.651764 10.801208 19.5 50 HCM918 106.656998 10.801369 19.5 104 HCM274 106.662521 10.793339 25.5 300 HCM908 106.651764 10.801208 19.5 180 HCM940 106.659058 10.796195 36.5 HCM354 106.644707 10.801592 24.8 60 HCM908 106.651764 10.801208 19.5 300 HCM940 106.659058 10.796195 36.5 110 HCM354 106.644707 10.801592 24.8 170 HCM918 106.656998 10.801369 19.5 358 HCM940 106.659058 10.796195 36.5 240 Bảng 4.2 Thiết kế trạm thực HCM 68 Kết mô vùng phủ HNI (Vị trí trạm mô vị trí thức thử nghiệm) Hình Kết mô vùng phủ HNI 69 Thiết kế trạm thực tế HNI Cell Name Lon Lat Height Azimuth Cell Name Lon Lat Height Azimuth Cell Name Lon Lat Height Azimuth HI1092_1 105.80999 21.02376 30 HNI072_1 105.83525 21.03042 28 30 HNI982_2 105.80800 21.03790 21 180 HI1092_2 105.80999 21.02376 30 120 HNI072_2 105.83525 21.03042 28 150 HNI982_3 105.80800 21.03790 21 300 HI1092_3 105.80999 21.02376 30 240 HNI072_3 105.83525 21.03042 28 270 HI1261_1 105.81900 21.02280 24 HI1340_1 105.80157 21.02330 30 HNI340_1 105.82441 21.03042 22 60 HI1261_2 105.81900 21.02280 24 120 HI1340_2 105.80157 21.02330 30 120 HNI340_2 105.82441 21.03042 22 180 HI1261_3 105.81900 21.02280 24 240 HI1340_3 105.80157 21.02330 30 240 HNI340_3 105.82441 21.03042 22 280 HNI040_1 105.80900 21.02820 27 60 HNI304_1 105.80764 21.01722 30 45 HNI408_1 105.81819 21.02562 27 HNI040_2 105.80900 21.02820 27 130 HNI304_2 105.80764 21.01722 30 165 HNI408_2 105.81819 21.02562 27 120 HNI040_3 105.80900 21.02820 27 240 HNI304_3 105.80764 21.01722 30 285 HNI408_3 105.81819 21.02562 27 240 HNI197_1 105.80700 21.03460 20 HNI345_1 105.80607 21.02452 27 60 HNI478_1 105.81650 21.02190 20 45 HNI197_2 105.80700 21.03460 20 120 HNI345_2 105.80607 21.02452 27 180 HNI478_2 105.81650 21.02190 20 165 HNI197_3 105.80700 21.03460 20 240 HNI345_3 105.80607 21.02452 27 300 HNI478_3 105.81650 21.02190 20 285 HNI359_1 105.80200 21.02460 26 120 HNI394_1 105.81752 21.01277 24 HNI312_1 105.82403 21.03499 20 HNI359_2 105.80200 21.02460 26 260 HNI394_2 105.81752 21.01277 24 120 HNI312_2 105.82403 21.03499 20 120 HNI359_3 105.80200 21.02460 26 340 HNI394_3 105.81752 21.01277 24 240 HNI312_3 105.82403 21.03499 20 240 HNI105_1 105.82087 21.03243 29 HNI428_1 105.81966 21.02034 26 65 HNI526_1 105.81002 21.03282 27 80 HNI105_2 105.82087 21.03243 29 120 HNI428_2 105.81966 21.02034 26 185 HNI526_2 105.81002 21.03282 27 200 HNI105_3 105.82087 21.03243 29 240 HNI428_3 105.81966 21.02034 26 305 HNI526_3 105.81002 21.03282 27 320 IHN678_1 105.82483 21.02720 50 20 HNI027_1 105.81752 21.01685 29 HNI389_1 105.81100 21.03540 24 60 IHN678_2 105.82483 21.02720 50 100 HNI027_2 105.81752 21.01685 29 120 HNI389_2 105.81100 21.03540 24 180 IHN678_3 105.82483 21.02720 50 240 HNI027_3 105.81752 21.01685 29 240 HNI389_3 105.81100 21.03540 24 300 HI1331_1 105.82696 21.02990 19 HNI073_1 105.82341 21.01488 26 HI1575_1 105.80500 21.03350 27 HI1331_2 105.82696 21.02990 19 120 HNI073_2 105.82341 21.01488 26 120 HI1575_2 105.80500 21.03350 27 120 HI1331_3 105.82696 21.02990 19 200 HNI073_3 105.82341 21.01488 26 240 HI1575_3 105.80500 21.03350 27 240 HNI017_1 105.82098 21.02413 29 70 HNI327_1 105.82928 21.02270 29 45 HNI028_1 105.80564 21.01987 25 20 HNI017_2 105.82098 21.02413 29 120 HNI327_2 105.82928 21.02270 29 165 HNI028_2 105.80564 21.01987 25 140 HNI017_3 105.82098 21.02413 29 240 HNI327_3 105.82928 21.02270 29 285 HNI028_3 105.80564 21.01987 25 260 HNI483_1 105.81000 21.03730 23 HNI346_1 105.82807 21.01556 26 HNI851_1 105.78288 21.03019 29 HNI483_2 105.81000 21.03730 23 120 HNI346_2 105.82807 21.01556 26 120 HNI851_2 105.78288 21.03019 29 120 HNI483_3 105.81000 21.03730 23 240 HNI346_3 105.82807 21.01556 26 240 HNI851_3 105.78288 21.03019 29 240 DP 105.81200 21.02140 17 30 HNI393_1 105.82260 21.00769 26 30 HNI288_1 105.80200 21.02870 24.5 40 DP 105.81200 21.02140 17 160 HNI393_2 105.82260 21.00769 26 150 HNI288_2 105.80200 21.02870 24.5 160 DP 105.81200 21.02140 17 270 HNI393_3 105.82260 21.00769 26 270 HNI288_3 105.80200 21.02870 24.5 280 HNI341_2 105.81691 21.03008 29 120 HNI325_1 105.83072 21.03218 31 50 HNI308_1 105.81000 21.03990 42 HNI341_3 105.81691 21.03008 29 240 HNI325_2 105.83072 21.03218 31 170 HNI308_2 105.81000 21.03990 42 120 HNI388_3 105.82000 21.03830 20 270 HNI325_3 105.83072 21.03218 31 290 HNI308_3 105.81000 21.03990 42 240 HNI982_1 105.80800 21.03790 21 60 HNI341_1 105.81691 21.03008 29 HNI388_1 105.82000 21.03830 20 30 Bảng 4.3 Thiết kế trạm thực tế Hà Nội 71 4.2.3 Kết thử nghiệm 4.2.3.1 Hiệu sử dụng tần số Thiết bị thử nghiệm Hồ Chí Minh Tốc độ lớn đầu Down Link sector là: 71.6 Mbps => Hiệu suất sử dụng phổ tần số 7.16 bps/Hz (độ rộng kênh 10 MHz tƣơng ứng kênh tần số) Thiết bị thử nghiệm Hà Nội Tốc độ lớn đầu Down Link 1sector : 61 Mbps => Hiệu suất sử dụng phổ tần số : 6.1 bps/Hz (độ rộng kênh 10 MHz tƣơng ứng kênh tần số)  Công nghệ LTE có hiệu suất sử dụng phổ lớn 2.5 lần so với công nghệ HSDPA lớn 1.5 lần so với HSPA+ Dual Cell 4.2.3.2 Khả phục vụ, lƣu lƣợng, liệu, đa phƣơng tiện Lƣu lƣợng phục vụ tối đa trạm gốc a) Thiết bị HCM STT Băng thông 10 MHz DL throughput (Mbps) 71.6 Bảng 4.4 Lưu lượng phục vụ tối đa trạm gốc HCM Ghi chú: Thiết bị sử dụng đo kiểm thiết bị chuyên dụng thiết bị cung cấp cho khách hàng b) Thiết bị Hà Nội STT Băng thông 10 Mhz DL throughput (Mbps) 61 Bảng 4.5 Lưu lượng phục vụ tối đa trạm gốc Hà Nội 72 Ghi chú: Thiết bị sử dụng đo kiểm thiết bị cung cấp cho khách hàng không sử dụng thiết bị chuyên dụng Lƣu lƣợng trung bình trạm gốc a) Thiết bị HCM Số lƣợng USB Băng thông 10 Mhz DL throughput (Mbps) 30.79 Bảng 4.6 Lưu lượng trung bình trạm gốc HCM b) Thiết bị Hà Nội Số lƣợng USB Băng thông 10 MHz DL throughput (Mbps) 29 Bảng 4.7 Lưu lượng trung bình trạm gốc HN Ghi chú:Với test HCM Viettel sử dụng thiết bị đầu cuối đồng thời Down load, riêng với test HNI sử dụng thiết bị đầu cuối  Lƣu lƣợng trung bình sector đạt đƣợc tƣơng ứng với khoảng 30% lƣu lƣợng tối đa theo lý thuyết (lý thuyết 150 Mbps, thực tế trung bình khoảng 30 Mbps) Đây số phù hợp với mạng vô tuyến tại, lƣu lƣợng phục vụ trung bình gấp từ đến lần mạng 3G Chất lƣợng dịch vụ thoại, liệu, đa phƣơng tiện  Mạng LTE Viettel không cung cấp dịch vụ thoại theo chuyển mạch kênh truyền thống Hệ thống thực VoIP với hỗ trợ phần mềm hãng thứ  Với dịch vụ đa phƣơng tiện Viettel cung cấp cho khách hàng Video Ondemand với chuẩn HD, IP TV LTE Các dịch vụ đƣợc cấu hình đảm bảo băng thông chất lƣợng tốt không giật 73 4.2.3.3 Tốc độ thấp nhất, cao dịch vụ vô tuyến di động băng rộng theo đƣờng lên xuống (khai báo hệ thống)  Tốc độ thấp nhất: tốc độ đảm bảo băng thông dịch vụ cho khách hàng  Download: 512 Kbps  Upload: 128 Kbps  Tốc độ cao CPE đạt đƣợc trạm (1 sector)  Download: 71.6 Mbps  Upload: 23.19 Mbps 4.2.3.4 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, độ trễ truyền data, độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ chuyển giao  Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công a) Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đo kiểm: Thiết bị STT Tên KPI CSSR (Call setup success rate) Thiết bị HCM Hà Nội 99.39% 99% Target > 98% Bảng 4.8 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đo kiểm  Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đƣợc tính từ lúc thiết bị khởi tạo kết nối báo hiệu đến lúc thiết bị thiết lập xong kênh mang liệu vô tuyến Kết đƣợc thực thông qua đo kiểm Driving test toàn khu vực thử nghiệm Hà Nội Hồ Chí Minh b) Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, tỷ lệ Handover thành công lấy thống kê hệ thống OMC: Thử nghiệm HCM Time PS Traffic CSSR 16 đến 23/7/2011 GB/week % HCM 105.07 84.07 Bảng 4.9 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công 74  Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đƣợc tính từ lúc eNodeB nhận đƣợc tin yêu cầu thiết lập kênh báo hiệu từ UE đến lúc UE gửi tin thiết lập kênh mạng vô tuyến thành công Độ trễ truyền data Kích thƣớc gói Độ trễ Round Trip (đã bao gồm Ping (Byte) 2.21 ms mạng Back Haul) 32 9.275 1000 10.725 1500 10.95 Bảng 4.10 Độ trễ truyền data  Độ trễ truyền data đƣợc tính từ lúc UE gửi gói độ dài tƣơng ứng đến server đến lúc UE nhận đƣợc gói phản hồi từ server đặt mạng Viettel Độ trễ thiết lập dịch vụ Thời gian chuyển trạng thái từ Idle sang Active Trung bình 64.779 ms Bảng 4.11 Độ trễ thiết lập dịch vụ  Độ trễ thiết lập dịch vụ khoảng thời gian từ lúc UE gửi tin yêu cầu thiết lập kênh báo hiệu đến lúc UE nhận tin thiết lập kênh truyền liệu thành công Kết đƣợc lấy trung bình sau 10 lần đo kiểm sử dụng máy đo Driving test Độ trễ chuyển giao  Viettel chƣa đo đạc đƣợc số thử nghiệm Hà Nội Hồ Chí Minh  Độ trễ thiết lập dịch vụ, độ trễ truyền data thỏa mãn yêu cầu chất lƣợng dịch vụ cần độ trễ nhỏ nhƣ thoại, video, game online 75 4.2.3.5 Các dịch vụ thử nghiệm Các dịch vụ cung cấp cho khách hàng thử nghiệm:  Dịch vụ download/upload, truy cập internet tốc độ cao: Với công nghệ 4G LTE tốc độ download/upload tối đa mà đạt đƣợc 71.6Mbps/23.19Mbps  Dịch vụ LiveTV: Viettel xây dựng riêng Web site cung cấp khoảng kênh truyền hình gồm SD HD cho khách hàng sử dụng 4G Các dịch vụ giới thiệu họp báo:  Dịch vụ Video Call chuẩn HD: sử dụng máy tính Video Call theo chuẩn HD  Dịch vụ VoD,TVoD: sử dụng hệ thống IPTV tích hợp Client để chạy đƣợc mạng truy nhập 4G  Số lƣợng dịch vụ thử nghiệm hạn chế, dịch vụ chủ yếu dịch vụ thử nghiệm mạng 3G mạng ADSL 4.3 Đề xuất 4.3.1 Đề xuất với kết thử nghiệm Viettel  Bổ sung thử nghiệm thoại qua mạng LTE với giải pháp CSFB: - Hiện thử nghiệm Viettel thử nghiệm thoại thông qua OTT mà chƣa triển khai giải pháp thoại cho LTE Nguyên nhân chủ yếu trình thử nghiệm Viettel diễn thời gian chƣa đủ dài điều kiện đảm bảo chƣa đƣợc hoàn thiện nhƣ hệ thống tổng đài chƣa đƣợc nâng cấp đồng Do tác giả đề xuất Viettel thời gian bổ sung thêm giải pháp CSFB để cung cấp dịch vụ thoại - Yêu cầu bổ sung: nâng cấp thêm hệ thống tổng đài để hỗ trợ giao diện SGs, tƣơng thích chuyển giao 3G 4G-LTE - Qua trình thử nghiệm đo đạc, đánh giá thời gian thiết lập gọi dùng CSFB Và thông qua kết thực tế, áp dụng giải pháp nêu chƣơng để cải thiện thời gian thiết lập gọi (RIM DMCR) 76 - Đây vấn đề quan trọng, liên quan đến cảm nhận khách hàng, cần thử nghiệm đánh giá sớm thực tế Khi thuê bao bấm máy thực gọi sau đổ chuông đầu cuối bên kia, vấn đề mà chắn ngƣời sử dụng dịch vụ quan tâm 4.3.2 Đề xuất chung cho nhà mạng giải pháp vùng phủ mạng vô tuyến 4G Sóng điện từ truyền không gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: địa hình, nhà cửa, vật che chắn gây suy hao, phản xạ sóng Trong đó, suy hao vấn đề quan trọng Lý thuyết suy hao không gian tự do: L = 20* log(4π*d/λ) Bƣớc sóng: λ = c/f; với c=300 000 km/s vận tốc ánh sáng f tần số vô tuyến Nhƣ vậy, tần số cao suy hao không gian tự lớn vùng phủ sóng bị hạn chế Đối với 2G dùng tần số 900 MHz; 3G dùng tần số 2100 MHz; LTE Thông tin Truyền thông quy hoạch dải 2600 MHz suy hao lớn Do vấn đề vùng phủ sóng mạng 4G-LTE vấn đề lớn cần đƣợc xem xét cách nghiêm túc để cung cấp dịch vụ với chất lƣợng tốt Để nâng cao đƣợc vùng phủ mạng 4G-LTE có số giải pháp nhƣ sau: - Tăng công suất phát thiết bị trạm gốc BTS LTE Do suy hao không gian tự lớn nên để phủ xa rộng cần có thiết bị công suất cao để bù lại suy hao Với thử nghiệm Viettel nhƣ mô tả trên, thiết bị đƣợc sử dụng có mức công suất khoảng 43 dBm, tƣơng đƣơng 20W - Tăng độ nhạy thu thiết bị trạm gốc BTS thiết bị đầu cuối Các thiết bị trạm gốc Huawei Viettel sử dụng có độ nhạy thu khoảng từ -113 đến -115 dBm Trong đó, máy di động có độ nhạy thu khoảng xấp xỉ 105dBm, máy di động đời tiên tiến có độ nhạy thu lớn 77 - Sử dụng anten thu phát sóng có độ lợi lớn so với loại anten thông thƣờng Anten BTS thông thƣờng sử dụng có độ lợi khoảng 18 dBi, nhiên thực tế có anten đƣợc thiết kế đặc biệt để có độ lợi lớn nhƣ 21 dBi - Quy hoạch vị trí trạm eNodeB mạng LTE thật hợp lý tối ƣu để đảm bảo đạt đƣợc vùng phủ tốt Chẳng hạn thành phố vị trí anten phát sóng phải đảm bảo cao mặt xung quanh từ 10-12 m không bị che chắn nhà cao tầng để phủ đƣợc xa hơn, rộng Đối với vùng nông thôn nhà cửa thƣa thành phố nên trạm thƣờng đặt cao từ 40m trở lên so với mặt đất để phủ xa, phủ rộng thƣờng đƣợc chọn vị trí không bị che chắn đồi núi xung quanh KẾT CHƢƠNG - Đã trình bày sở để tiến hành thử nghiệm LTE Viettel nhƣ tiêu chuẩn công nghệ, lƣu lƣợng, băng tần; giao diện kết nối mạng LTE Trình bày kết mô thiết kế trạm dựa phần mềm chuyên dụng - Đƣa kết thử nghiệm thực tế Hà Nội Tp Hồ Chí Minh tần số, lƣu lƣợng, chất lƣợng dịch vụ, tốc độ, độ trễ dịch vụ - Từ nêu đề xuất riêng cho Viettel bổ sung thêm giải pháp CSFB; đề xuất chung cho nhà mạng di động giải pháp vùng phủ mạng vô tuyến 4G 78 KẾT LUẬN Với đề tài “Nghiên cứu công nghệ LTE ứng dụng mạng 4G ”, tác giả nghiên cứu công nghệ LTE, giải pháp thoại VoLTE, trình thử nghiệm LTE công ty viễn thông Viettel từ luận văn nêu đề xuất riêng choViettel đề xuất chung cho nhà mạng di động Việt Nam Các kết đề tài nhƣ sau: - Đã trình bày phƣơng thức hoạt động ƣu khuyết điểm giải pháp thoại cho LTE: thứ dùng CSFB giai đoạn đầu triển khai LTE, lúc mạng di động IMS chƣa sẵn sàng, tận dụng lại đƣợc hạ tầng cũ 2G/3G, với cách thời gian thiết lập gọi cao, nên để đảm bảo yêu cầu thông tin nhanh tác giả có phƣơng án đƣa để cải thiện RIM DMCR Thứ dùng SRVCC giai đoạn LTE, lúc nàymạng di động 4G trở nên hoàn thiện với mạng di động IMS nên SRVCC cải thiện đƣợc nhƣợc điểm CSFB - Đã trình bày sở để tiến hành thử nghiệm LTE Viettel nhƣ tiêu chuẩn công nghệ, lƣu lƣợng, băng tần; giao diện kết nối mạng LTE Trình bày kết mô thiết kế trạm dựa phần mềm chuyên dụng Đƣa kết thử nghiệm thực tế Hà Nội Tp Hồ Chí Minh tần số, lƣu lƣợng, chất lƣợng dịch vụ, tốc độ, độ trễ dịch vụ Từ nêu đề xuất riêng cho Viettel bổ sung thêm giải pháp CSFB; đề xuất chung cho nhà mạng di động giải pháp vùng phủ mạng vô tuyến 4G Ngoài ra, trình nghiên cứu, tác giả thu hoạch đƣợc kiến thức liên quan bổ ích nhƣ: - Kiến thức tổng quan mạng thông tin di động LTE - Các kỹ thuật quan trọng LTE gồm OFDMA, SC-FDMA, MIMO Hƣớng nghiên cứu luận văn nghiên cứu công nghệ Video Call chuẩn HD tập trung vào vấn đề mã hóa giải mã tín hiệu thoại để có đƣợc dịch vụ thoại hoàn hảo 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2010), “Giáo trình lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G”, Nxb Thông Tin Truyền Thông, Hà Nội; [2] Tập đoàn viễn thông quân đội Viettel (2011), “Báo cáo triển khai thử nghiệm LTE Viettel”, Tài liệu nội bộ; [3] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, “3G Evolution: HSPA And LTE For Mobile Broadband”, Elsevier Ltd; [4] Ari Hotimen, Olav Tirkkonen, Risto Wichman (2003), ”Multi Antenna Transceiver for 3G and Beyond”, John Wiley &Son; [5] Ericsion (2011), Slide: “CS Fallback Tutorial”; [6] Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens Networks, “LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access”, John Wileyn& Sons, Ltd, Filand; [7] Jr Sixto Ortiz, “4G Wireless Begins to Take a Shape”, IEEE Communications Society; [8] Network Research Department China Mobile Research Institute, Slide: “Voice over LTE”; [9] Shwetha Vittal, Lead Engineer (2011), White Paper: “Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) with LTE”, USA; Website [10] http://www.gsacom.com/ [11] http://vienthongkysu.com/ [12] http://vi.wikipedia.org/ [13] http://vtc.vn/t/ [14] http:// www.itu.int [15] http://www.tapchibcvt.gov.vn/News/ 80 ... công nghệ LTE ứng dụng mạng 4G” Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Với đề tài: Nghiên cứu công nghệ LTE ứng dụng mạng 4G” tác giả nghiên cứu tổng quát công nghệ LTE; kỹ thuật quan trọng LTE nhƣ 11 OFDMA,... việc nghiên cứu công nghệ vừa tận dụng đƣợc sở hạ tầng cũ 2G, 3G vừa đáp ứng nhu cầu thị trƣờng tƣơng lai cần thiết Và công nghệ LTE lựa chọn phù hợp Đó lý mà thực đề tài: Nghiên cứu công nghệ LTE. .. vấn đề tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần Trong bối cảnh ngƣời ta chuyển hƣớng sang nghiên cứu công nghệ thuộc hệ thống thông tin di động thứ nhƣ công nghệ LTE, WIMAX Sự đời công nghệ mở khả