Đa truy nhập mã thưa SCMA trong 5g

Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại ở việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, mà các nhà cung cấp dịch vụ, các

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Giảng viên hướng dẫn : Th.S ĐỖ ĐÌNH HƯNG Sinh viên thực hiện : CHU VĂN SINH

Hà nội, tháng 5 năm 2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên: Chu Văn Sinh

Lớp: K16B Khoá: 2013 - 2017

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

1/ Tên đề tài ĐATN:

Đa truy nhập mã thưa SCMA trong 5G

2/ Nội dung chính:

1/ Tổng quan về hệ thống thông tin di động từ thế hệ 1G đến thế hệ 5G đầy hứa hẹn với những đặc điểm và ưu thế vượt trội

2/Bộ mã SCMA với thiết kế và nguyên lý tạo mã đặc trưng bởi 3 thông số chính độ dài

từ mã K, số phần tử khác 0 trong từ mã N và số lượng các lớp J Cùng với đó, hoạt động của hệ thống đa truy nhập sử dụng SCMA, các quá trình mã hóa và giải mã 3/SCMA là kỹ thuật đa truy nhập với nhiều đặc điểm ưu việt, hứa hẹn sẽ là ứng cử viên đầy sáng giá áp dụng cho đa truy nhập trong mạng không dây 5G

4/ Ngày giao :

5/ Ngày nộp:

TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm:………(Bằng chữ:………)

Hà Nội, ngày……tháng…… năm 2017

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Đỗ Đình Hưng

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm:………(Bằng chữ:………)

Hà Nội, ngày……tháng…… năm 2017

GIẢNG VIÊN

LỜI CẢM ƠN

Hơn 4 năm trên giảng đường Viện Đại Học Mở Hà Nội thân yêu, sinh viên chúng em đã nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của các Thầy cô Đặc biệt, sinh viên ngành Kỹ thuật Điện tử Viễn thông chúng em đã được tìm hiểu, nghiên cứu, học hỏi, tiếp thu biết bao kiến thức dưới sự hướng dẫn tận tâm của Thầy cô

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất tới các Thầy cô giáo

đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt hơn bốn năm qua Với vốn kiến thức đươc tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án tốt nghiệp mà còn là hành trang quý báu để chúng em tự tin xây dựng sự nghiệp trên con đường mình đã chọn

Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Th.S ĐỖ ĐÌNH HƯNG, người

đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án, giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đặc biệt là các thành viên thuộc tập thể lớp K16 Cảm ơn các bạn đã luôn động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ

em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy cô và gia đình dồi dào sức khỏe, thành công trong sự nghiệp trồng người đầy cao quý Chúc các bạn sinh viên luôn phấn đấu và thành công!

Em xin chân thành cảm ơn!

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN II

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU v

DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT vi

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I 3

TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3

1.1 Các hệ thống thông tin di động tiền 5G 3

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 3

1.1.1.1 Lịch sử phát triển 3

1.1.1.2 Đặc điểm công nghệ 4

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 4

1.1.2.1 Lịch sử phát triển 4

1.1.2.2 Đặc điểm công nghệ 5

1.1.2.3 Những ưu nhược điểm của 2G so với 1G 7

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 7

1.1.3.1 Lịch sử phát triển 7

1.1.3.2 Đặc điểm công nghệ 8

1.1.3.3 Ưu điểm của công nghệ W-CDMA so với GSM 8

1.1.3.4 Thế hệ 3.5G 9

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 9

1.1.4.1 Lịch sử phát triển 9

1.1.4.2 Đặc điểm công nghệ 10

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5 11

1.2.1 Kiến trúc tổng quan mạng 5G 12

1.2.2 Yêu cầu và khả năng của 5G 13

1.2.2.1 Năng lượng hệ thống rất lớn 13

1.2.2.3 Trễ truyền dẫn rất thấp 14

1.2.2.4 Độ tin cậy và khả dụng siêu cao 14

1.2.5 Các thành phần của công nghệ 5G 17

1.2.5.5 Truyền dẫn đa an ten 19

1.3 Kết luận chương 1 20

CHƯƠNG 2 21

CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP THEO MÃ THƯA SCMA 21

2.1 Khái niệm SCMA 21

2.1.1 Các phương pháp đa truy nhập đã có trong hệ thống thông tin di động 21

2.1.2 Đa truy nhập theo mã thưa SCMA 21

2.2 Hoạt động hệ thống SCMA 22

2.2.1 Mã hóa SCMA 23

2.3.1 Giải mã SCMA 25

CHƯƠNG 3 27

ỨNG DỤNG SCMA TRONG 5G 27

3.1 Đường lên truy nhập cạnh tranh dựa trên SCMA 27

3.1.1 Tổng quan về truy nhập cạnh tranh dựa trên SCMA 27

3.1.1.1 Hạn chế của công nghệ LTE hiện tại 27

3.1.1.2 Tổng quan truy nhập cạnh tranh dựa trên SCMA 28

3.1.2 Mô hình hệ thống 29

3.1.2.1 Truyền dẫn và tách tín hiệu đa truy nhập SCMA 29

3.1.2.2 Khả năng mở rộng của SCMA cho kết nối số lượng lớn 30

3.1.3 Tài nguyên trong truy nhập cạnh tranh dựa trên SCMA 31

3.1.4 Mô phỏng và các kết quả số 32

3.1.4.1 Mô hình mô phỏng hệ thống 32

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục thuật ngữ và từ viết tắt

3.1.4.2 Hiệu năng hệ thống 33

3.2 SCMA sử dụng cho đa truy nhập đường xuống trong 5G 36

3.2.1 Tổng quan hệ thống 36

3.2.1.1 Hệ thống đường xuống SCMA 36

3.2.1.2 Sự tương đương giữa MIMO và chuỗi thưa tuyến tính 36

3.2.2 Các thuật toán sử dụng trong đường xuống MU-SCMA 38

3.2.2.1 Ghép cặp người dùng để tối đa tổng tốc độ truyền dẫn 38

3.2.2.2 Điều chỉnh tốc độ và phương pháp tách sóng 39

3.2.3 Kết quả mô phỏng hệ thống 41

3.3 Kết luận chương 3 42

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1 1: Kiến trúc tổng quan mạng 5G 12

Hình 1 2: Phân loại MTC 15

Hình 1 3: Phổ sử dụng cho 5G 16

Hình 2 1: Hệ thống SCMA 22

Hình 2 2: Tạo mã SCMA với K=4, N=2, J=6 24

Hình 2 3: Quá trình mã hóa SCMA 25

Hình 2 4: Quá trình giải mã SCMA 26

Hình 2 3: Quá trình mã hóa SCMA 25

Hình 2 4: Quá trình giải mã SCMA 26

Hình 3 1: Bảng mã SCMA cho trường hợp K-4, N=2, J=6 31

Hình 3 2: Đơn vị tài nguyên cơ bản CTU 31

Hình 3 3: Ánh xạ CTU 32

Hình 3 4: Tỉ lệ rớt gói của hệ thống SCMA và OFDMA 34

Hình 3 5: Khả năng hỗ trợ người dùng tích cực trong ngưỡng hệ thống cho trước của SCMA và OFDMA 35

Hình 3 6: Độ lợi khả năng hỗ trợ số người dùng tích cực của hệ thống SCMA so với hệ thống OFDMA 35

Hình 3 7: Dung lượng của người dùng 1 và 2 sau khi ghép cặp 40

Hình 3 8: Độ lợi lưu lượng và hội tụ của hệ thống sử dụng SCMA so với hệ thống sử dụng OFDMA 42

Bảng 3 1: Thông số mô phỏng hệ thống đường lên đa truy nhập cạnh tranh dựa trên SCMA 33

Bảng 3 2: Lưu lượng và tốc độ hội tụ của hệ thống sử dụng OFDMA, SCMA và MU-SCMA 41

Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục thuật ngữ và từ viết tắt

DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

AMPS Advanced Mobile System Hệ thống điện thoại di động tiên

Hội nghị quản lý bưu điện và viễn thông ở Châu Âu

CTU Contention Transmission Unit Đơn vị truyền dẫn cạnh tranh

D2D Device – to – Device Thiết bị đến thiết bị

ETSI European Telecommunication

Standards Institute Trụ sở chuẩn viễn thông Châu Âu FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số

FDMA Frequency Division Multiple

FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước

LTE Long Term Evolution Phát triên dài hạn

MIMO Multiple Input Multiple Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MMSE Mimimun Mean Square Error Sai số bình phương trung bình cực

tiểu MPA Message Pass Algorithm Thuật toán chuyển bản tin

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

OFDMA Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao

PDCCH Physic Deicated Control

PRACH Physic Random Access

PRE Physic Resource Element Phần tử tài nguyên vật lý

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha cầu

phương

Svth: Chu Văn Sinh – K16B viii

SCMA Sparse Code Multiple Access Đa truy nhập theo mã thưa SCMA

SIC Successive Interference

Cancellation Loại bỏ nhiễu thành công SIMO Single Input Multiple Output Một đầu vào nhiều đầu ra

LỜI MỞ ĐẦU

Ra đời vào những năm 40 của thế kỉ XX, thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại ở việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, mà các nhà cung cấp dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng cao Trong các thế hệ đầu tiên khi nhu cầu chính chỉ là gọi thoại và nhắn tin thì hiện nay nhu cầu đó đã tăng lên đáng kể Tính đến nay khi thế hệ mạng di dộng thứ tư đã và đang được phổ biến trên toàn thế giới với những cải tiến cả về thiết bị phần cứng cũng như phần mềm giúp nó đáp ứng được như cầu ngày càng cao của người dùng cả về tốc độ cũng như dịch vụ, thế giới đã nghĩ đến một tương lai xa hơn của thông tin di động, đó chính là 5G 5G hứa hẹn sẽ là một công nghệ nền tảng của thông tin di động trong tương lai khi có khả năng đáp ứng được số lượng người dùng cực lớn trong 2 năm nữa, dự tính là 50 tỷ Đi cùng sự phát triển của các thế hệ thông tin di động là sự cải tiến của các công nghệ đa truy nhập được sử dụng Từ các công nghệ đa truy nhập truyền thống như TDMA, FDMA, SCMA… đã phát huy vai trò trong các hệ thống 2G, 3G đã có trước đây, thế giới đã và đang đưa vào nghiên cứu các công nghệ mới hơn để phù hợp với yêu cầu của các hệ thống thông tin di động trong tương lai Chính vì lý do đó, em đã lựa chọn

đồ án tốt nghiệp về “Đa truy nhập theo mã thưa SCMA trong 5G” Tuy còn rất mới nhưng với những ưu điểm vượt trội, SCMA hứa hẹn sẽ là một ứng cử viên đầy tiềm năng trong các công nghệ đa truy nhập được sử dụng trong hệ thống thông tin di động 5G tương lai

Đồ án em trình bày 3 chương với các nội dung như sau:

Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động, trình bày những đặc điểm

tiêu biểu của các hệ thống thông tin di động từ thế hệ đầu tiên 1G đến thế hệ 5G trong tương lai Đồng thời đề cập đến các đặc điểm đặc trưng của các công nghệ đa truy nhập được sử dụng trong từng hệ thống

Chương 2:Công nghệ đa truy nhập theo mã thưa SCMA, trình bày nguyên lý

tạo mã, hoạt động mã hóa và giải mã SCMA

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu

Chương 3: Ứng dụng SCMA trong 5G, trình bày các ứng dụng nổi bật công

nghệ đa truy nhập theo mã thưa SCMA áp dụng trong hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ 5, ứng dụng ở cả kỹ thuật đường lên và đường xuống Đồng thời chương 3 cũng chỉ ra sự vượt trội về nhiều mặt khi so sánh giữa đa truy nhập theo mã thưa SCMA với công nghệ đang được sử dụng nhiều nhất hiện nay, công nghệ OFDMA, từ đó cho thấy tương lai hứa hẹn của SCMA khi áp dụng vào 5G

Để thưc hiện đồ án này em đã tìm hiểu nghiên cứu và tổng hợp thông tin từ những kiến thức chuyên ngành viễn thông được học tập trong trường, những tài liệu từ bài giảng của các thầy cô trong khoa và tài liệu tiếng anh của các tiến sỹ, nghiên cứu sinh từ các trường đại học trên thế giới khác

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian cũng như chuyên môn nên

đồ án không thể tránh được những thiếu sót và hạn chế Vì vậy em rất mong được sự thông cảm, đóng góp và nhận xét từ phía Thầy/Cô để đồ án của em được hoàn thành thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Từ khi ra đời cho đến nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất Để đáp ứng các nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động không ngừng được cải tiến Đến nay, thông tin

di động đã trải qua nhiều thế hệ, từ thế hệ di động đầu tiên 1G đến thế hệ di động tiên tiến 5G với nhiều hứa hẹn mang đến một kỉ nguyên mới cho ngành công nghiệp di động trên thế giới Chương này trình bày khái quát về về các đặc tính chung của các thế hệ di động và giới thiệu tổng quan về 5G

1.1 Các hệ thống thông tin di động tiền 5G

Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiết bị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động sau này Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST Louis, bang

Missouri của Mỹ

Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực thông tin di động Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di động đã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được

Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về dung lượng

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất

1.1.1.1 Lịch sử phát triển

Công nghệ di động đầu tiên là công nghệ tương tự, là hệ thống truyền tín hiệu tương tự (analog), là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại, được khơi mào ở Nhật vào năm 1979 Những công nghệ chính thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là: NMT (Nordic Mobile Telephone) được sử dụng ở các nước Bắc Âu, Tây Âu và Nga Cũng có một số công nghệ khác như AMPS (Advanced Mobile Phone Sytem – hệthống điện thoại di động tiên tiến) được sử dụng ở Mỹ và Úc, TACS (Total Access Communication Sytem – hệ thống giao tiếp truy cập tổng hợp) được sử dụng ở Anh, C- 45 ở Tây Đức, Bồ Đào Nha và Nam Phi, Radiocom 2000 ở Pháp, và RTMI ở Italia

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

1.1.1.2 Đặc điểm công nghệ

Hầu hết các hệ thống này là hệ thống analog và yêu cầu chuyển dữ liệu chủ yếu

là âm thanh Với hệ thống này, cuộc gọi có thể bị nghe trộm bởi bên thứ ba Một số chuẩn trong hệ thống này là: NTM, AMPS, Hicap, CDPD, Mobitex, DataTac Những điểm yếu của thế hệ 1G là dung lượng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, khả năng chuyển cuộc gọi không tin cậy, chất lượng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật…do vậy hệ thống 1G không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng

Hệ thống 1G sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA Trong phương pháp đa truy nhập này, độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz được chia thành n băng con, mỗi băng con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n MHz Trongkỹ thuật đa truy nhập này các máy vô tuyến đầu cuối phát liên tục một số sóng mang đồng thời trên các tần số khác nhau Cần đảm bảo các khoảng bảo vệ giữa từng kênh bị sóng mang chiếm để phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ dao động Máy thu đường xuống hoặc đường lên chọn sóng mang cần thiết theo tần số phù hợp FDMA là phương pháp đa truy nhập mà trong đó mỗi kênh được cấp phát một tần số cố định Để đảm bảo tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất trên toàn thế giới Để đảm bảo song công tín hiệu phát thu của một máy thuê bao phải hoặc được phát ở hai tần số khác nhau hay ở một tần số nhưng khoảng thời gian phát thu khác nhau Phương pháp thứ nhất được gọi là ghép song công theo tần số FDMA/FDD còn phương pháp thứ hai được gọi là ghép song công theo thời gian FDMA/TDD

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2

1.1.2.1 Lịch sử phát triển

Năm 1982, hội nghị quản lý bưu điện và viễn thông ở Châu Âu European Conference of Postal and Telecommunications ad minstrations) thành lập 1 nhóm nghiên cứu, GSM–Group Speciale Mobile, mục đích phát triển chuẩn mới về thông tin di động ở Châu Âu Năm 1987, 13 quốc gia ký vào bản ghi nhớ và đồng ý giới thiệu mạng GSM vào năm 1991

Năm 1988, Trụ sở chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI-European Telecommunication Standards Institute)được thành lập, có trách nhiệm biến đổi nhiều tiến cử kỹ thuật GSM thành chuẩn European

Sự phát triển kỹ thuật từFDMA -1G, 2G - là kết hợp FDMA và TDMA Tất cả các chuẩn của thế hệ này đều là chuẩn kỹ thuật số và được định hướng thương mại, bao gồm: GSM, iDEN, D-AMPS, IS-95, PDC, CSD, PHS, GPRS, HSCSD, WiDEN

và CDMA2000 (1xRTT/IS-2000) Trong đó khoảng 60% số mạng hiện tại là theo chuẩn của châu Âu

1.1.2.2 Đặc điểm công nghệ

Hệ thống GSM làm việc trong một băng tần hẹp, dải tần cơ bản từ 890 đến

960MHz Băng tần được chia làm 2 phần:

Đường lên: 890 - 915MHz

Đường xuống: 935 – 960 MHz

Băng tần gồm 124 sóng mang được chia làm 2 băng, mỗi băng rộng 25MHz, khoảng cách giữa 2 sóng mang kề nhau là 200KHz Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt cho 2 đường lên và xuống gọi là kênh song công Khoảng cách giữa 2 tần số là không đổi bằng 45MHz Mỗi kênh vô tuyến mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS và mạng GSM

Tần số đường lên: fUL(n) = 890 MHz + (0.2MHz) * n

Tần số đường xuống :fDL(n) = fUL(n) + 45MHz với 1 ≤ n ≤ 124

2G sử dụng các phương pháp đa truy nhập chính:

Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA - Frequency Division Multiple Access)

Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA - Time Division Multiple Access)

Trong công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, các máy đầu cuối

vô tuyến phát không liên tục trong thời gian TB Sự truyền dẫn này được gọi là cụm Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian dài hơn được gọi là chu kì khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát theo cấu trúc này Mỗi sóng mang thể hiện một cụm sẽ chiếm toàn bộ độ rộng của kênh vô tuyến được mang bởi tần số fi Khi sử dụng cặp tần số song công cho TDMA được gọi là đa truy nhập phân chia theo thời gian với ghép song công theo tần số TDMA/FDD Trong phương pháp này đường lên bao gồm các tín hiệu đa truy nhập theo thời gian được phát đi từ các máy đầu cuối tới trạm gốc, còn ở đường xuống là tín hiệu ghép theo thời gian được phát đi từ trạm gốc cho cac máy đầu cuối Để có thể phân bố tần số thông minh hơn, phương pháp

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

TDMA/TDD được sử dụng Trong phương pháp này cả hai đường lên và đường xuống đều sử dụng chung một tần số, tuy nhiên để phân chia đường phát và đường thu các khe thời gian phát và thu được phát đi ở các khoảng thời gian khác nhau

Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access)

CDMA là phương pháp đa truy nhập theo mã Trong khi TDMA phân chia sự truy cập kênh truyền theo thời gian và FDMA phân chia sự truy cập theo tần số, trong các hệ thống CDMA các thuê bao di động có thể truy cập đồng thời trên cùng một dải tần và được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên Các tín hiệu của các thuê bao

di động khác nhau sẽ được mã hóa bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó được trộn lẫn và hát đi trên cùng một dải tần chung và chỉ được giải mã duy nhất ở thiết bị thuê bao di động với mã ngẫu nhiên tương ứng Đây là phương thức đa truy nhập mới, phương thức này dựa trên nguyên lý trải phổ Tồn tại ba phương pháp trải phổ: trải phổ chuỗi trực tiếp DS, trải phổ theo nhảy tần FH và trải phổ theo nhảy thời gian TH Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băng tần Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống Tuy nhiên, các tín hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã Thông tin di động CDMA

sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau

Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN

Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệu băng thông rất rộng, gọi là tín hiệu trải phổ Tín hiệu trải phổ là một chuỗi mã giả ngẫu nhiên mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ dữ liệu Tất cả các người dùng trong một hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang và có thể được phát đồng thời Mỗi người dùng có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và các từ mã này được xem

là trực giao với các từ mã khác Tại máy thu, sẽ có một từ mã đặc trưng được tạo ra để tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương quan với nó Tất cả các mã khác được xem là nhiễu Để khôi phục lại tín hiệu thông tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng ở máy phát Mỗi thuê bao vận hành một cách độc lập mà không cần biết các thông tin của máy khác

1.1.2.3 Những ưu nhược điểm của 2G so với 1G

Các cuộc gọi di động được mã hóa kĩ thuật số

Cho phép tăng hiệu quả kết nối các thiết bị

Bắt đầu có khả năng thực hiện các dịch vụ số liệu trên điện thoại di động –

khởi đầu là tin nhắn SMS

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

1.1.3.1 Lịch sử phát triển

Các mạng 3G đã được đề xuất để khắc phục những nhược điểm của các mạng 2G và 2.5G đặc biệt ở tốc độ thấp và không tương thích giữa các công nghệ như TDMA và CDMA giữa các nước Vào năm 1992, ITU công bố chuẩn IMT-200 (International Mobile Telecommunication-2000) cho hệ thống 3G với các ưu điểm chính được mong đợi đem lại bởi hệ thống 3G là:

Cung cấp dịch vụ thoại chất lượng cao

Các dịch vụ tin nhắn (e-mail, fax, SMS, chat, )

Các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, xem truyền hình, nghe nhạc, )

Truy nhập Internet (duyệt Web, tải tài liệu, )

Sử dụng chung một công nghệ thống nhất, đảm bảo sự tương thích toàn cầu giữa các hệ thống

Để thoả mãn các dịch vụ đa phương tiện cũng như đảm bảo khả năng truy cập Internet băng thông rộng, IMT-2000 hứa hẹn cung cấp băng thông 2Mbps, nhưng thực

tế triển khai chỉ ra rằng với băng thông này việc chuyển giao rất khó, vì vậy chỉ có những người sử dụng không di động mới được đáp ứng băng thông kết nối này, còn khi đi bộ băng thông sẽ là 384 Kbps, khi di chuyển bằng ô tô sẽ là 144Kb/s

Theo đặc tả của ITU một công nghệ toàn cầu sẽ được sử dụng trong mọi hệ thống IMT-2000, điều này dẫn đến khả năng tương thích giữa các mạng 3G trên toàn thế giới

Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới tồn tại hai công nghệ 3G chủ đạo: CDMA) và CDMA2000

UMTS(W-
UMTS (W-CDMA): UMTS (Universal Mobile Telephone System), dựa trên công nghệ W-CDMA, là giải pháp được ưa chuộng cho các nước đang triển khai các

hệ thống GSM muốn chuyển lên 3G UMTS được hỗ trợ bởi Liên Minh Châu Âu và

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

được quản lý bởi 3GPP (third Generation Partnership Project), tổ chức chịu trách nhiệm cho các công nghệ GSM, GPRS UMTS hoạt động ở băng thông 5MHz, cho phép các cuộc gọi có thể chuyển giao một cách hoàn hảo giữa các hệ thống UMTS và GSM đã có

CDMA2000: Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, chuẩn này là sự tiếp nối đối với các hệ thống đang sử dụng công nghệ CDMA trong thế hệ 2 CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2, một tổ chức độc lập và tách rời khỏi 3GPP của UMTS.Hệ thống CDMA2000 không có khả năng tương thích với các hệ thống GSM hoặc D-AMPS của thế hệ thứ 2

1.1.3.2 Đặc điểm công nghệ

Đặc điểm nổi bật nhất của mạng 3G là khả năng hỗ trợ một lượng lớn các kháchhàng trong việc truyền tải âm thanh và dữ liệu – đặc biệt là ở các vùng đô thị - với tốcđộ cao hơn và chi phí thấp hơn mạng 2G

3G sử dụng kênh truyền dẫn 5 MHz để chuyển dữ liệu Nó cũng cho phép việc truyền dữ liệu ở tốc độ 384 Kb/s trong mạng di động và 2 Mb/s trong hệ thống tĩnh Người dùng hy vọng mạng 3G sẽ được phát triển hiệu quả hơn nữa, để các khách hàng của các mạng 3G khác nhau trên toàn cầu có thể kết nối với nhau

Kết cấu phân tầng: Hệ thống UMTS dựa trên các dịch vụ được phân tầng,

không giống như mạng GSM Ở trên cùng là tầng dịch vụ, đem lại những ưu điểm như triển khai nhanh các dịch vụ, hay các địa điểm được tập trung hóa Tầng giữa là tầng điều khiển, giúp cho việc nâng cấp các quy trình và cho phép mạng lưới có thể được phân chia linh hoạt Cuối cùng là tầng kết nối, bất kỳ công nghệ truyền dữ liệu nào cũng

có thể được sử dụng và dữ liệu âm thanh sẽ được chuyển qua ATM/AAL2 hoặc IP/RTP.UMTS sử dụng WCDMA như chuẩn phát vô tuyến Nó có băng thông kênh là5 MHz, có thể mang 100 cuộc gọi cùng một lúc, hoặc nó có thể mang dữ liệu tới2Mb/s

Tần số cấp phát:hiện tại có 6 băng sử dụng cho UMTS/WCDMA Trong đó

tần số cấp phát cho UMTS tập trung vào 2 băng: đường lên 1885 - 2025 MHz và đường xuống 2110 – 2200 MHz

1.1.3.3 Ưu điểm của công nghệ W-CDMA so với GSM

Tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến

Có khả năng truyền tải đa phương tiện

Thực hiện truyền tải dịch vụ hình ảnh tốc độ thấp cho đến tốc độ cao nhất là 2Mb/s

Tính bảo mật của cuộc thoại và mức độ hiệu quả khai thác băng tần cao hơn

Có khả năng chuyển mạch mềm, tích hợp được với mạng NGN

CDMA có cơ chế giúp tiết kiệm năng lượng, giúp tăng thời gian thoại của pin

Khả năng mở rộng dung lượng của CDMA dễ dàng và chi phí thấp hơn so với GSM

1.1.3.4 Thế hệ 3.5G

3.5G là những ứng dụng được nâng cấp dựa trên công nghệ hiện có của 3G Công nghệ của 3,5G chính là HSDPA (High Speed Downlink Package Access) Đây là giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ, được phát triển trên cơ sở của hệ thống 3G WCDMA

HSDPA cho phép tải dữ liệu về máy điện thoại có tốc độ tương đương tốc độ đường truyền ADSL, vượt qua những cản trở cố hữu về tốc độ kết nối của một điện thoại thông thường.HSDPA là một bước tiến nhằm nâng cao tốc độ và khả năng của mạng di động tế bào thế hệ thứ 3 UMTS HSDPA được thiết kế cho những ứng dụng dịch vụ dữ liệu như: dịch vụ cơ bản (tải file, phân phối email), dịch vụ tương tác (duyệt web, truy cập server, tìm và phục hồi cơ sở dữ liệu), và dịch vụ Streaming

Sự giới hạn của giải phổ sử dụng

Mặc dù được hứa hẹn khả năng chuyển vùng toàn cầu, nhưng do tồn tại những chuẩn công nghệ 3G khác nhau nên gây khó khăn trong việc chuyển vùng (roamming) giữa các môi trường dịch vụ khác biệt trong các băng tần số khác nhau

Thiếu cơ chế chuyển tải “seamless” (liền mạch) giữa đầu cuối với đầu cuốikhi mở rộng mạng con di động với mạng cố định

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

Trong nỗ lực khắc phục những vấn đề của 3G, để hướng tới mục tiêu tạo ra một mạng di động có khả năng cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ thoại, truyền dữ liệu và đặc biệt là các dịch vụ băng rộng đa phương tiện tại mọi lúc mọi nơi, mạng di động thế hệ thứ tư 4G đã được đề xuất nghiên cứu và bước đầu đưa vào triển khai ở một vài nước trên thế giới kể cả Việt Nam

1.1.4.2 Đặc điểm công nghệ

Dựa trên xu thế phát triển của thông tin di động, mạng 4G sẽ có băng thông rộng hơn, tốc độ dữ liệu cao hơn, chuyển giao nhanh hơn và không gián đoạn, và đặc biệt cung cấp các dịch vụ liên tục giữa các hệ thống và các mạng

Mạng 4G sẽ bao gồm tất cả các hệ thống của các mạng khác nhau, từ mạng công cộng đến mạng riêng, từ mạng băng rộng có quản trị mạng đến mạng cá nhân và các mạng adhoc Các hệ thống 4G sẽ hoạt động kết hợp với các hệ thống 2G và 3G cũng như các hệ thống phát quảng bá băng rộng khác Thêm vào đó, mạng 4G sẽ là mạng Internet di động dựa trên IP hoàn toàn

Hệ thống 4G hoạt động trên nền tảng công nghệ với tên gọi Long Term Evolution (LTE) LTE là công nghệ kế thừa WCDMA do 3GPP phát triển và cung cấp 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối.Các mục tiêu của LTE bao gồm:

Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz: tải xuống: 100 Mb/s, tải lên: 50Mb/s

Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1MHz so với mạng HSDPA Rel 6: tải xuống: gấp 3 đến 4 lần; tải lên: gấp 2 đến 3 lần

Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần)

Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút

Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng, trong đó nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao), kỹ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output – nhiều đầu vào nhiều đầu ra) Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP (all-IP network), và hỗ trợ cả 2 chế độ FDD và TDD

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5

Dự kiến sẽ có khoảng 50 tỷ thiết bị có khả năng nối mạng vào năm 2020 và bài toán về việc tìm kiếm một nền tảng công nghệ di động mới có khả năng kết nối tất cả thiết bị trên Kể từ khi mạng 3G trở nên phổ biến, nó đóng góp nhiều lợi ích vào trong cuộc sống thường nhật Ngoài việc giúp thông tin liên lạc liền mạch hơn, 3G còn đem đến nhiều dịch vụ giải trí và ứng dụng trong công việc như giám sát các phương tiện giao thông, hỗ trợ dịch vụ trực tuyến như xem video giải trí, tin nhắn thoại, hội nghị truyền hình, dịch vụ internet tốc độ cao

Không dừng ở đó, tại một số quốc gia phát triển đã đưa vào sử dụng công nghệ mạng 4G LTE có tốc độ cao hơn chuẩn mạng 3G rất nhiều Mạng 4G vẫn hỗ trợ các dịch vụ tương tự như 3G nhưng có tốc độ tải xuống lên đến 100 Mb/s Thêm vào đó, mạng 4G có băng thông rộng hỗ trợ chức năng quản lý chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service), các ứng dụng truy cập mạng không dây băng tần rộng (Wireless Broadband Access), tin nhắn đa phương tiện MMS (Multimedia Messaging Service), truyền hình trực tuyến độ phân giải cao (HDTV), DVB (Digital Video Broadcasting)

và các dịch vụ cần đến băng thông rộng khác

Dự kiến trong hai năm tới, mạng công nghệ 4,5G được triển khai nhằm cung cấp cho người dùng các video độ phân giải ultra HD, công nghệ 3D holographic Tương tự khi chuyển đổi từ 3G lên 4G, công nghệ 4,5G có tốc độ nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và các tính năng ưu việt hơn so với công nghệ 4G hiện nay Nó cũng sẽ mở ra một cơ hội khai thác doanh thu mới cho các nhà mạng khi băng rộng di động trở nên ngày càng mạnh mẽ và hiệu quả hơn

Ở một khía cạnh khác, nhiều quốc gia trên thế giới vẫn chưa chính thức nâng cấp công nghệ 4G Tuy nhiên với sự phát triển mạnh mẽ của những thiết bị có khả năng nối mạng ( IoT - Internet of Things) cùng sự tăng trưởng về số lượng thiết bị di động trong tương lai đã đặt ra bài toán về việc tìm kiếm một nền tảng công nghệ di động mới có thể

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

Svth: Chu Văn Sinh – K16B

đáp ứng nhu cầu trên Dự kiến đến năm 2020 sẽ có khoảng 50 tỷ thiết bị có khả năng nối mạng Đây cũng là tiền đề cho việc phát triển mạng công nghệ 5G kế tiếp

1.2.1 Kiến trúc tổng quan mạng 5G

Khác với các mạng di động đã có, 5G sẽ kết hợp sử dụng SDN, NFV và điện toán đám mây để đạt được tính linh hoạt, thông minh, mở rộng trong kiến trúc mạng Kiến trúc mạng 5G bao gồm ba đám mây: đám mây truy nhập(Access Cloud), đám mây điều khiển (Control Cloud) và đám mây chuyển tiếp (Forwarding Cloud) Hình 1.1 thể hiện kiến trúc tổng quan của 5G

Hình 1 1: Kiến trúc tổng quan mạng 5G

Đám mây truy nhập có chức năng hỗ trợ công nghệ đa truy nhập vô tuyến, tích hợp cả kiến trúc mạng tập trung và kiến trúc mạng phân tán Nhờ đặc điểm này, việc triển khai và quản lýtài nguyên mạng trở nên dễ dàng hơn Chức năng điều khiển và chức năng chuyển tiếp của mạng 5G được chia thành 2 chức năng riêng biệt Đám mây điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển mạng ở mức cục bộ và toàn cầu, ví dụ như chức năng điều khiển các phiên dịch vụ, điều khiển tính di động của đầu cuối thiết bị trong mạng… Nó cũng đồng thời cung cấp các giao diện dịch vụ mở giúp tận dụng tối

đa hiệu năng mạng Đám mây chuyển tiếp, dựa trên nền tảng phần cứng chung, có thể tăng hiệu quả chuyển tiếp khối lượng dư liệu cực lớn với độ tin cậy cực cao và trễ cực thấp trên các đường cân bằng tải, thông qua chính sách điều khiển truy nhập và cách lập biểu tài nguyên của đám mây điều khiển

1.2.2Yêu cầu và khả năng của 5G

Để cung cấp được các kết nối trong một phạm vi rộng cho các ứng dụng với các đặc điểm và yêu cầu mới, khả năng của công nghệ truy nhập không dây 5G phải mở rộng hơn nhiều so với khả năng của các công nghệ truy nhập trong các hệ thống thông tin di động trước đó Những khả năng của công nghệ truy nhập không dây 5G bao gồm:công suất của hệ thống rất lớn, tốc độ dữ liệu cao ở bất cứ đâu, trễ truyền dẫn rất thấp, độ tin cậy và khả dụng siêu cao, giá thành thiết bị, độ tiêu thụ năng lượng rất thấp và hiệu quả sử dụng năng lượng mạng cao

1.2.2.1 Năng lượng hệ thống rất lớn

Lưu lượng yêu cầu cho hệ thống truyền thông không dây được dự đoán là tăng lên một cách nhanh chóng Để hỗ trợ đạt được lưu lượng này bằng các phương pháp với chi phí không quá đắt, mạng 5G phải truyền dữ liệu với chi phí trên mỗi bit thấp hơn nhiều so với các công nghệ mạng hiện nay Hơn nữa, sự gia tăng trong hiệu quả sử dụng dữ liệu cũng dẫn đến sự gia tăng năng lượng từ mạng 5G do đó phải tiêu thụ năng lượng truyền tải cho mỗi bit thấp hơn đáng kể so với năng lượng truyền tải cho mỗi ô của mạng hiện nay

Sự gia tăng theo số mũ của các thiết bị trong mạng, ví dụ như việc triển khai hàng tỉ các thiết bị cảm biến không dây, thiết bị truyền động và các thiết bị tương tự cho các kết nối đa máy

1.2.2.2 Tốc độ dữ liệu rất cao ở bất cứ đâu

Tất cả các hệ thống thông tin di động đều có tốc độ dữ liệu cao hơn so với các

hệ thống trước nó Trước đây, những so sánh phần lớn tập trung vào tốc độ dữ liệu đỉnh trong điều kiện lý tưởng Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu trong thực tế được tính trong điều kiện thường ở các kịch bản truyền dẫn khác nhau

5G có thể hỗ trợ tốc độ dữ liệu vượt quá 10Gb/s trong các điều kiện truyền dẫn cụ thể như môi trường trong nhà hay môi trường ngoài trời

Tốc độ dữ liệu 100Mb/s thường thường sẽ đạt được trong môi trường đô thị

và cả ngoại ô

Tốc độ dữ liệu thấp nhất 10Mb/s có thể đạt được ở bất cứ đâu, kể cả ở những khu vực nông thôn dân cư thưa thớt ở những nước phát triển và chưa phát triển

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

1.2.2.3 Trễ truyền dẫn rất thấp

Thông số trễ truyền dẫn rất thấp là rất cần thiết trong việc hỗ trợ các ứng dụng mới Một vài trường hợp sử dụng5G giả định ví dụ như điều khiển giao thông an toàn hay điều khiển các quy trình công nghiệp có thể sẽ yêu cầu trễ thấp hơn so với các hệ thống kết nối di động hiện nay

Để hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu trễ nghiêm ngặt, 5G có thể cho phép một ứng dụng từ đầu cuối đến đầu cuối trễ 1ms hoặc thấp hơn, mặc dù các yêu cầu khung mức ứng dụng và giới hạn của các bộ mã hóa và giải mã trong truyền thông phương tiện có thể có độ trễ cao hơn trong thực tế Có rất nhiều dịch vụ sẽ đóng góp năng lực tính toán và lưu trữ gần bằng giao diện mới được sử dụng trong 5G Điều này tạo ra một khả năng mới cho truyền thông thời gian thực và đông thời cho phép các dịch vụ với

độ tin cậy rất cao trong nhiều kịch bản truyền dẫn khác nhau

1.2.2.4 Độ tin cậy và khả dụng siêu cao

Ngoài độ trễ truyền dẫn rất thấp, 5G còn có thể có các kết nối với độ tin cậy và khả dụng siêu cao

1.2.2.5 Chi phí thiết bị và lượng tiêu tốn năng lượng rất thấp

Chi phí thiết bị thấp và thiết bị tiêu tốn ít năng lượng đã là một tiêu chí thương mại quan trọng từ những ngày đầu của nền công nghiệp truyền thông di động Tuy nhiên để có thể đảm bảo hàng tỉ các thiết bị không dây cảm biến, các thiết bị truyền động hay các thiết bị tương tự, một bước xa hơn cần phải được thực hiện trong điều kiện chi phí thiết bị và tiêu hao năng lượng cho phép Điều đó có thể hoàn toàn xảy ra

ở các thiết bị 5G với chi phí rất thấp và tuổi thọ pin kéo dài nhiều năm trong điều kiện không sạc

1.2.2.6 Mạng sử dụng năng lượng hiệu quả

Trong khi lượng sử dụng năng lượng của thiết bị luôn luôn được ưu tiên thì hiệu quả sử dụng năng lượng bên trong mạng gần đây cũng nổi lên và được xem như một điều kiện tiên quyết, bởi vì 3 lý do sau đây:

Sử dụng năng lượ

chi phí hoạt động vận hành

Sử dụng năng lượng hi

dựa trên các bảng điều khiể

phép các kết nối không dây đ

vận chuyển phương tiện thư

nhiều các ứng dụng mới trong 5G là v

móc Để phân biệt chúng từ

lấy con người làm trung tâm, nó th

(Machine - Type Communication)

ng hiệu quả cho phép việc triển khai hệ thống

ển năng lượng mặt trời với kích thước trung

i không dây đến được những vùng địa lý xa xôi nhất

ăng lượng hiệu quả là một yếu tố cần thiết để

u hành trong việc cung cấp các kết nối không dây m

máytrong 5G

ng ví dụ như gọi điện thoại di động, di dộng b

n thường là mang các thông tin cho con người Ng

i trong 5G là về giao tiếp từ đầu cuối đến đầu cu

ừ rất nhiều các trường hợp sử dụng truyền thông không dây

i làm trung tâm, nó thường được gọi là truyền thông máy Type Communication)

u cuối giữa máy

n thông không dây

n thông máy - máy MTC

ng MTC có thể

a chúng: massive MTC và

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động

Svth: Chu Văn Sinh – K16B

Massive MTC được sử dụng trong các dịch vụ mà thường sử dụng một số lượng rất lớn các thiết bị, ví dụ như cảm biến hay cơ cấu truyền động Cảm biến là dịch vụ có chi phí cũng như lượng năng lượng sử dụng rất thấp đểduy trì tuổi thọ pin Có nghĩa là lượng dữ liệu được sinh ra bởi mỗi một cảm biến thông thường là rất bé và trễ rất thấp không phải là một yêu cầu quan trọng Trong khi cơ cấu truyền động gần như là được giới hạn về mặt chi phí, chúng sẽ thay đổi lượng năng lượng tiêu thụ từ rất thấp đến mức trung bình

Crictical MTC được sử dụng trong các ứng dụng ví dụ như điều khiển giao thông an toàn, điều khiển cơ sở hạ tầng và các kết nối không dây cho các quy trình công nghiệp Những ứng dụng này yêu cầu độ tin cậy và khả dụng siêu cao đồng thời trễ phải cực thấp Mặt khác, chi phí thiết bị thấp và hiệu quả sử dụng năng lượng lại không phải là một yêu cầu quan trọng đối với các ứng dụng massive MTC Trong khi khối lượng trung bình dữ liệu truyền tải từ và đến các thiết bị không lớn, độ rộng băng thông tức thời lại hữu ích trong việc có thể đáp ứng được yêu cầu về năng lực và độ trễ truyền dẫn

1.2.4Phổ sử dụng cho 5G

Để hỗ trợ khả năng đáp ứng nhu cầu tăng lưu lượng cũng như hỗ trợ các truyền dẫn sử dụng băng thông lớn để đáp ứng tốc độ dữ liệu rất cao, 5G phải mở rộng khoảng cách tần số sử dụng cho truyền thông di động Điều này bao gồm sử dụng phổ tần mới ở 6GHz cũng như phổ tần ở băng tần cao hơn

Ứng viên phổ tần cụ thể cho truyền thông di động 5G ở băng tần số cao hơn vẫn chưa được xác định là do ITU-R hay một tổ chức nào khác quy định Khoảng tần số lên đến khoảng 100GHz được cân nhắc đến trong trường hợp này

Phần khoảng tần số thấp hơn, dưới 30GHz lại được ưu tiên sử dụng hơn khi đứng trên phương diện về các tính chất lan truyền của sóng Đồng thời, số lượng lớn phổ tần và khả năng của các băng tần truyền dẫn rộng của các tần số ở băng 1GHz hoặc lớn hơn là khá giống với các tần số trên băng 30GHz Vì vậy, phổ tần sử dụng cho 5G là từ dưới 1GHz đến khoảng 100GHz, như trong hình 1.3:

Hình 1 3: Phổ sử dụng cho 5G