Nghiên cứu công nghệ trong hệ thống thông tin di động 4G và đi sâu khả năng triển khai sang thế hệ 5G

LỜI CẢM ƠN Khi em nghiên cứu đề tài, trình thực đồ án nỗ lực, cố gắng thân em nhận đƣợc hƣớng 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 Phƣớc trực tiếp giúp em định hƣớng đề tài đồ án nhƣ tận tình hƣớng 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 nhƣng đồ án có nhiều kiến thức Cho nên tránh khỏi thiếu sót câu văn dịch từ tiếng anh không đƣợc rõ nghĩa Em mong nhận đƣợc góp ý, bảo tận tình quý thầy giáo, cô giáo bạn đồng môn Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực PhạmVăn Nam i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu em thực hiện.Các số liệu kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày đồ án chƣa đƣợc công bố nghiên cứu khác Em xin chịu trách nhiệm đồ án Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phạm Văn Nam ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC BẢNG .viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I.Giới thiệu chung 1.Lịch sử đời phát triển 2 Phân loại hệ thống thông tin di động II Một số hệ mạng di động 1.Hệ thống thông tin di động hệ 1G (First Generation) 2.Hệ thống thông tin di động hệ 2G (Second Generation) 12 3.Hệ thống thông tin di động hệ 3G (Third Generation) 13 III Kết luận chƣơng I 16 CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 17 TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G 17 I.Giới thiệu chung 17 II.Mô hình cấu trúc mạng 4G 18 1.Yêu cầu cấu trúc mạng mạng 4G 18 2.Một số kỹ thuật nhằm làm tăng tốc độ đƣờng truyền 21 3.Mô hình cấu trúc mạng 4G 25 III.Công nghệ mạng 4G 27 1.Công nghệ tiền 4G 27 2.Công nghệ LTE Advanced hệ 4G 31 IV Kết luận chƣơng II 44 iii CHƢƠNG III: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G 45 I.Giới thiệu chung 45 II.Cấu trúc mạng 5G 51 1.Flatter IP network 52 2.Hệ thống Aggregator 52 3.Công nghệ 5G 53 4.Cấu trúc mạng 5G giả định 57 III Kết luận chƣơng III 61 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt 1G First Generation Thế hệ thứ 2G Second Generation Thế hệ thứ 3G Third Generation Thế hệ thứ 4G Fourth Generation Thế hệ thứ 5G Fifth Generation Thế hệ thứ BS Base Station Trạm gốc MS Mobile Station Trạm di động BTS Base Transceiver Stations Trạm thu phát gốc DCMCS Digital Cellular Mobile Hệ thống thông tin di động tế Communication Systems bào số CT Cordless Telecome Vô tuyến viễn thông không dây WLL Wireless Local Loop Vành vô tuyến địa phƣơng FDMA Frequency Divition Multiple Đa truy nhập phân chia theo Access tần số Time Divition Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo TDMA thời gian CDMA Code Divition Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã FDD Frequecy Divition Duplex Song công phân chia theo tần số TDD Time Divition Duplex Song công phân chia theo thời gian TACS AMPS Total Access Communications Hệ thống tổng truy nhập thông System tin Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động v nâng cao GSM Global System for Mobile Hệ thống toàn cầu cho truyền Communication thông di động High-Speed Downlink Packet Truy cập gói đƣờng xuống tốc Access độ cao High-Speed Uplink Packet Truy cập gói đƣờng lên tốc độ Access cao QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ AMC Adaptation HSDPA HSUPA and Modulation Điều chế mã hóa thích ứng Coding OFDM Orthogonal frequency-division Ghép kênh phân chia tần số multiplexing trực giao Orthogonal Frequency Division Kỹ thuật đa truy nhập phân Multiple Access chia theo tần số trực giao MMS Multimedia Messaging Service Tin nhắn đa phƣơng tiện FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh theo tần số LTE Long Term Evolution Công nghệ LTE ITU International Telecommunication Tổ chức Liên minh Viễn thông Union Quốc tế UAP Universal Access Point Nhiều điểm truy nhập chung RAP Radio Access Point Điểm truy nhập vô tuyến ADSL Asymmetric Digital Subscriber Đƣờng dây thuê bao không đối Line xứng DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình kỹ thuật số WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội không dây PSTN Public Switching Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng 3rd Generation Partnership Dự án đối tác hệ thứ OFDMA 3GPP vi Project IEEE Viện kỹ sƣ điện điện tử Institute of Electrical and Electronic Engineers STE Space – Time Encoder Bộ mã hóa không gian thời gian STD Space – Time Decoder Bộ giải mã hóa không gian thời gian V-BLAST Vertical Bell labs layered space – Ghép kênh không gian time MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống thông tin đa đầu vào đa đầu INS Initial Network Selection Lựa chọn mạng ban đầu WWWW World Wide Wireless Web Web không dây toàn giới BSS Base Station Systems Hệ thống trạm gốc MSC Mobile Switching Centre Tổng đài thông tin di động AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thƣờng trú EIR Equipment Identity Register Bộ ghi số nhận diện thiết bị VLR Visistor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến S-GW Serving Gateway Cổng dịch vụ S-GW Packet Data Network Gateway Cổng mạng liệu gói EPS Evolved Packet Switched System Hệ thống chuyển mạch gói BSC Base Station Controller Đài điều khiển trạm gốc ISDN Intergrated Service Digital Mạng tích hợp số đa dịch vụ Network vii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng 1.1 Tên bảng Bảng so sánh tham số công nghệ Trang 16 Bảng 2.1 Đặc điểm anten thông minh 22 Bảng 2.2 So sánh tham số LTE LTE-Advanced 33 Bảng 2.3 34 So sánh tham số LTE-Advanced với công nghệ khác viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc mạng tế bào Hình 1.2 Các công nghệ đa truy nhập Hình 1.3 Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động tế bào Hình 1.4 Cấu trúc mạng hệ thống GSM Hình 1.5 Điện thoại hệ 1G 11 Hình 1.6 Sự phát triển công nghệ mạng di động 15 Hình 2.1 Sự tích hợp mạng khác dẫn đến 4G 19 Hình 2.2 Sự kết hợp mạng khác 19 Hình 2.3 Các mạng khác co thể truy nhập vào hệ thống 20 Hình 2.4 Tốc độ truyền liệu mạng 4G 21 Hình 2.5 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM 23 Hình 2.6 Phổ tín hiệu OFDM với sóng mang 23 Hình 2.7 Tiết kiệm băng thông sử dụng OFDM 24 Hình 2.8 Mô hình cấu trúc mạng 4G 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 CôngHình nghệ2.11 4G Liên kết IP UE với PDNs 32 Hình 2.16 Tổng số di động đƣợc kết nối hệ theo 33 năm ( theo GSMA Intelligence) Hình 2.17 Các sóng mang thành phần truyền dẫn băng rộng LTE-Advanved ix 34 Hình 2.18 Khối tập 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- 39 Hình 2.25 Advanced 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 đƣợc đƣa vào năm 45 Hình 3.2 2020hình trạm HAPS Mô 47 Hình 3.3 Mô hình trạm HAPS tƣơng 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 x chung cho tất thực hành kỹ thuật để hợp thức vấn đề kết nối liên thông nhƣ chia sẻ kiến thức Nhận thức vô tuyến –cách thức để sử dụng quang phổ: Các hệ di động thƣờng đƣợc gán dải tần số quang phổ băng thông rộng cho kênh tần số Nhƣng 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 đƣợc cấp phép cho nhà điều hành định Nhƣng điều bao gồm việc sử dụng phổ giấy phép phổ chủ yếu sử dụng cho dịch vụ truyền thông khác nhƣ bổ sung cho hoạt động phổ tần đƣợc cấp phép.Tuy nhiên, ứng dụng nhận thức vô tuyến để truyền thông di động khu vực tƣơng đối tiếp tục nghiên cứu đánh giá tính khả thi tác động việc sử dụng nhƣ 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 tƣơng lai thiết bị đầu cuối đƣợc thích ứng giao diện không gian cho công nghệ truy nhập vô tuyến có sẵn.Hiện tại, điều đƣợc thực sở hạ tầng.Một số lợi ích cở sở hạ tầng dự kiến từ SDR Ví dụ để tăng dung lƣơng mạng thời điểm cụ thể ( nhƣ lễ hội kiện thể thao), nhà điều hành cấu hình lại mạng lƣới 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 tƣơng tác số loại truy cập không dây: Khả tƣơng 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 tƣơng tác số loại truy cập mạng không dây đƣợc đƣa 49 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 trƣờng không đồng loại phƣơng 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 hƣớng đến khả tƣơng tác lại mạng không dây 5G hệ thống truyền thông di động.Khả tƣơng tác thiết lập lại cấu hình cung cấp cho nhà mạng với khả để lựa chọn, với khoản đầu tƣ tối thiểu mạng truy cập không dây thay thê Việc lựa chọn đƣợc thực dựa số tiêu chí nhƣ: - 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 tƣơng tác mà cần phải đƣợc đƣa vào xem xét nhƣ sau: - Initial Network Selection (INS):lựa chọn mạng ban đầu (INS ) chức khả tƣơng tác xử lý mạng không đồng Một lựa chọn thông minh mạng phù hợp ngƣời sử dụng cho kết chặn thấp hơn, dung lƣợng cao tăng cƣờng chất lƣờng dịch vụ - Hỗ trợ tính di động: mạng lƣới đƣợc lựa chọn , ngƣời 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 ngƣời sử dụng lợi ích tƣơng tự đƣợc xử lý nhà điều hành mạng - Xử lý thuê bao toán hệ thống chuyển vùng 50 - Xác định thuê bao phải đƣợc thực hệ thống môi trƣờng tinh khiết Sự tích hợp khớp nối: Tùy thuộc vào mức độ tích hợp đƣợc yêu cầu công nghệ truy cập vô tuyến có sẵn Một loạt phƣơng pháp tiếp cận đƣợc thực cho khả tƣơng tác hiệu quả.Nếu tích hợp công nghệ khác chặt chẽ, cung cấp dịch vụ thêm hiệu lƣa chọn mạng nhƣ 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 lƣợng mạng: Tiêu thụ lƣợng thấp cho thiết bị đầu cuối nhƣ điện thoại di động yêu cầu quan trọng, phải cho giảm kích thƣớc pin cải thiện thời gian pin II.Cấu trúc mạng 5G Hình 3.4 Cấu trúc mạng 5G – The NanoCore 51 1.Flatter IP network Mạng Flat IP chắn giải pháp quan trọng để làm cho 5G áp dụng đƣợc 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 phƣơng thức để nhận biết thiết bị sử dụng tên ký hiệu, khác với cấu trúc có phân cấp nhƣ đƣợc sử dụng “ normal” địa IP Với việc chuyển san kiến trúc flat IP, nhà khai thác di động có thể: - Giảm số lƣợng phần tử mạng liệu đƣờng 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 trƣớc tạo linh hoạt kế hoạch lập mạng triển khai - Phát triển mạng lõi linh hoạt phục vụ nhƣ 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 lƣới viễn thông theo hình thức phân cấp, lƣu lƣơng 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 lƣu lƣơng chuyển trực tiếp từ trạm gốc đến cổng phƣơng tiện truyền thông.Tất mạng sử dụng (GSM, CDMA, Wimax Wireline) đƣợc 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 52 cho nhà điều hành mạng.Nó làm giảm số lƣợng 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 đƣợc 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 lƣu trữ nội dung mà cung cấp Điện toán đám mây cho phép ngƣời dùng doanh nghiệp sử dụng ứng dụng mà không cần cài đặt truy nhập tập tin cá nhân máy có truy cập internet.Điều đƣợc sử dụng Nanocore, nơi mà ngƣời dùng truy cập vào tài khoản riêng nhà cung cấp nội dung toàn cầu thông qua Nanocore dƣới hình thức đám mây Hình 3.5 Điện toán đám mây 53 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 lƣu trữ liệu Bởi tất thông tin ngƣời sử dụng điện toán đám mây truy cập tất liệu từ nơi giới vào lúc nào.Ví dụ nhƣ Gmail, tất tài liệu đƣợc lƣu trữ máy chủ Gmail quy trình đƣợc thực đám mây.Ngƣời sử dụng cung cấp cho lệnh sau trình xảy máy chủ Gmail kết đƣợc 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 lƣới thúc đẩy phát triển mạng lƣới Nó đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ an toàn đáng tin cậy, Ngƣời sử dụng điện toán đám mây tránh đƣợc 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, đƣợc chia làm phân đoạn nhƣ 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 đƣợc phân phối cho ngƣời dùng cuối 3.1.2.Nền tảng Phân đoạn tảng điện toán đám mây đề cập đến sản phẩm đƣợc sử dụng để triển khai internet Net Suite, Amazon, Google Microsoft phát triển tảng cho phép ngƣời dùng truy cập ứng dụng từ máy chủ tập 54 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 đƣợc gọi sở hạ tầng phần quan trọng.Cơ sở hạ tầng cho phép ngƣời 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 trƣờng 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 ƣu 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 nhƣ cổng thông tin điện thoại di động, thƣơng 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 55 - Kinh nghiện ngƣời dùng cải thiện - Giảm độ trễ hệ thống - Truy cập vô tuyến đƣợc 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 ƣu - 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 đƣợc gọi công nghệ Nano phân tử ( MNT : Molecular Nanotechnology).Công nghệ nano đƣợc coi cách mạng công nghiệp ngành công nghệ viễn thông đƣợc thay đổi hoàn toàn tƣơng lai Vì ứng dụng tƣơng lai yêu cầu nhớ tính toán điện nhiều để cung cấp tốc độ liệu cao hơn, mà công nghệ giải đƣợc thách thức Do công nghệ nano cung cấp giải pháp hiệu cho khả tính toán hiệu quả, cảm biến, mở rộng nhớ tƣơng tác với ngƣời máy Công nghệ nano có tác động đáng kể thiết bị điện thoại di động nhƣ mạng lõi nhƣ 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 đƣợc 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 tƣơng tác ngày nhiều công nghệ truy cập không đồng Hiện công nghệ nano đƣợc sử dụng xử lý tín hiệu kỹ thuật số ( DSP: Digital Signal Processing) 56 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 tƣơng tự sang tín hiệu số Digital-to-analog conversion (DAC): Bộ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tƣơng 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 đƣợc từ anten qua thu Rx RF sau đƣợc đƣa đến ADC để chuyển đổi từ tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số, tiếp đến đƣa vào DDC để biến đổi xuống tín hiệu số tín hiệu đƣợc đƣa vào xử lý băng gốc ( Base-band Processing) xử lý liệu để đƣa tới ngƣời sử dụng Nếu từ ngƣời sử dụng tín hiệu qua xử lý liệu sau đến xử lý băng gốc cho qua DUC để biến đổi lên tín hiệu số đƣợc cho qua DAC để biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tƣơng tự, sau đƣa đến phát Tx phát 57 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 tƣơng 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 ngƣời 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 lƣới cụ thể thời gian Tuy nhiên, việc cấu hình lại phần mềm với sức mạnh SDR tự động cấu hình lại Có nghĩa chƣơng trình (chạy việc xử lý cấu hình lại yếu tố) nhƣ liên kết truyền thông yếu tố chế biến đƣợc cấu hình lại thời gian chạy.Các yếu tố xử lý khác đƣợc 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 58 Trong đó: Local Reconfiguration Database (LRD): Cơ sở liệu thiết lập lại cấu hình địa phƣơng 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 tƣơng 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 phƣơng (LRD) gắn liền với mô hình liệu cấu hình lại (RDM) đƣợc kết nối với cổng thông qua kiểm soát quản lý đơn vị (RCM) RCM đƣợc 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 đƣợc tăng cƣờng với khả cấu hình lại nhƣ cổng phục vụ cấu hình lại (RS-GW) cổng mạng liệu gói cấu hình lại (RP-GW) RS-GW đƣợc liên kết với công nghệ truy cập khác thông qua đơn vị điều khiển tƣơng 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 ngƣời 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 59 chức quản lý di động MME nhƣ có đối tƣợng 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 nhƣ cổng thông tin di động, thƣơng mại di động, chăm sóc sức khỏe di động, … đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc kích hoạt nhƣ IS/95, EV-DO, CDMA2000,… Khả tƣơng tác trình tiêu chuẩn chế cho phép hai thiết bị đầu cuối RMTC để lựa chọn từ hệ thống truy cập không đồng 60 III Kết luận chƣơng III Sau tìm hiểu chƣơng III: “Hệ thống thông tin di động 5G” mạng hệ di động 5G mạng mới, phải đến năm 2020 thức đƣa vào sử dụng nên nghiên cứu giả định, nghiên cứu kỹ mặt công nghệ Nhƣng trình nghiên cứu mạng so với mạng di động hệ trƣớc sử dụng trạm HAPS đƣợc treo lơ lửng giống nhƣ vệ tinh tầm thấp Giúp cho diện tích phủ sóng rộng hơn.Đổi việc truyền dẫn góp phần mang lại nhiều ứng dụng 61 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 Phƣớc em hiểu thêm nhiều cấu trúc nhƣ công nghệ đƣợc áp dụng mạng di động từ mạng 1G, 2G, 3G, 4G 5G Nhờ phát triển công nghệ qua thời kỳ mà giúp cho ngƣời gắn kết với nhau, sống văn minh hiểu biết thêm lịch sử Cũng nhờ mạng di động làm cho ngƣời không khoảng cách Ví dụ nhƣ ngƣời khoảng cách xa nhƣng nhờ vào công nghệ mạng thiết bị đầu cuối khác giúp ta trao đổi tài liệu, thông tin cách đơn giản nhất, thuận tiện 62 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 63