Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4g LTE (long term evolution)

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI :NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G LTE (LONG TERM EVOLUTION) Giảng viên hướng dẫn : T.s Nguyễn Cao Phương Sinh viên thực : Mai Văn Chung Lớp : K16A Khoá : 2013 - 2017 Hệ : ĐHCQ Hà Nội, tháng 5/2017 Đồ án tốt nghiệp Đại Học VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên:Mai Văn Chung Lớp:K16A Khoá:2013 - 2017 Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ Tên đề tài đồ án tốt nghiệp :Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G LTE Long Term Evolution) TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án, em nhận giúp đỡ nhiệt tình từ phía thầy giáo, cô giáo Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô Bộ môn Điện Tử Viên Thông khoa Em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới thầy T.s Nguyễn Cao Phương giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cám ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Mai Văn Chung GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, Ngày… tháng … năm 2017 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Hà Nội, Ngày… tháng … năm 2017 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, mạng không dây ngày trở nên phổ biến với đời hàng loạt công nghệ khác Wi-Fi (802.1x), WiMax (802.16)… Cùng với tốc độ phát triển nhanh, mạnh mạng viễn thông phục vụ nhu cầu sử dụng hàng triệu người ngày Hệ thống di động hệ thứ hai, với GSM CDMA ví dụ điển hình phát triển mạnh mẽ nhiều quốc gia Tuy nhiên, thị trường viễn thông mở rộng thể rõ hạn chế dung lượng băng thông hệ thống thông tin di động hệ thứ hai Sự đời hệ thống di động hệ thứ ba với công nghệ tiêu biểu WCDMA hay HSPA tất yếu để đáp ứng nhu cầu truy cập liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng người sử dụng Mặc dù hệ thống thông tin di động hệ 2.5G hay 3G phát triển không ngừng nhà khai thác viễn thông lớn giới bắt đầu tiến hành triển khai thí nghiệm chuẩn hệ di động có nhiều tiềm trở thành chuẩn di động 4G tương lai, LTE ( Long Term Evolution ) Các thử nghiệm trình diễn chửng tỏ lực tuyệt vời công nghệ LTE khả thương mại hóa LTE đến gần Trước đây, muốn truy cập liệu, phải có đường dây cố định để kết nối Trong tương lai khơng xa với LTE, truy cập tất dịch vụ lúc nơi di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải sở liệu…… với tốc độ “siêu tốc” Đó khác biệt mạng di động hệ thứ (3G) mạng di động hệ thứ (4G) Tuy mẻ mạng di động băng rộng 4G kì vọng tạo nhiều thay đổi khác biệt so với mạng di động Chính vậy, em lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp đề tài “ Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G LTE (Long Term Evolution).” Đồ án vào tìm hiểu tổng quan công nghệ LTE kỹ thuật thành phần sử dụng cơng nghệ để hiểu rõ thêm tiềm hấp dẫn mà công nghệ mang lại tình hình triển khai cơng nghệ giới Việt Nam GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Third Generation Partnership Project Dự án đối tác hệ thứ Authentication, Authorization and Accounting Analog Channel Filter Xác thực, cấp phép tính cước Loại bỏ nhiễu kênh lân cận ACK Adjacent Channel Interference Rejection Acknowledgement ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỉ lệ dò kênh lân cận 3GPP AAA ACF ACIR Bộ lọc kênh tương tự Sự báo nhận Adjacent Channel Selectivity Chọn lọc kênh lân cận ACS ADC Analog-to Digital Conversion Chuyển đổi tương tự số ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thêu bao số không đối xứng Acknowledged Mode Chế độ báo nhận Aggregate Maximum Bit Rate Tốc độ bit tối đa cấp phát AM AMBR Acknowledged Mode Data Dữ liệu chế độ báo nhận AMD AMR Adaptive Multi-Rate Đa tốc độ thích ứng AMR-NB Adaptive Multi-Rate Narrowband Băng hẹp đa tốc độ thích ứng AMR-WB Adaptive Multi-Rate Wideband Băng rộng đa tốc độ thích ứng Allocation Retention Priority Ưu tiên trì cấp phát Adaptive Transmission Bandwidth Băng thơng truyền dẫn thích nghi Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng thêm vào Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Baseband Băng gốc Broadcast Control Channel Kênh điều khiển phát quảng bá Broadcast Channel Kênh phát quảng bá Band Pass Filter Bộ lọc băng tần ARP ATB AWGN AMPS BB BCCH BCH BPF GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân Base Station Trạm gốc Base Station Controller Điều khiển trạm gốc BSR Buffer Status Report Báo cáo tình trạng đệm BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BW Banwidth Dải thông CAZAC Constant Amplitune Zero Autocorrelation Codes Mã tự quan zero biên độ khơng đổi CBR Constant Bit Rate Tốc độ bít khơng đổi CCE Control Channel Element Phần từ kênh điều khiển CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDD Cyclic Delay Diversity Phân tập trễ vòng CDF Cumulative Denssity Function Chức mật độ tích lũy CDM Code Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã AIR Carrier to Interference Ratio Tỉ số sóng mang tập âm CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng CQI Channel Quality Information Thông tin chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư vòng CPICH Common Pilot Channel Kênh điều khiển chung C-RNTI Ô Radio Network Temporary Identifier Nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến tế bào BPSK BS BSC GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học CS Ciruit Switched Chuyển mạch kênh CSCF Call Session Control Function D-BCH Dynamic Broadcast Channel Chức điều khiển phiên gọi Kênh phát quảng bá động DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCI Downlink Control Information DFCHA Dynamic Frequency and Channel Allocation Thông tin điều khiển đường xuống Cấp phát kênh tần số động DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DL Downlink Đường xuống UL Uplink Đường lên DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DTX Discontinuous Transmission Truyền phát không liên tục DwPTS Downlink Pilot Time Slot E-DCH Enhanced DCH Khe thời gian điều khiển đường xuống DCH tăng cường EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution EPC Evolved Packet Core Tốc độ liệu tăng cường cho GMS phát triển Mạng lõi gói phát triển EPDG Evolverd Packet Data Gateway Cổng liệu gói phát triển E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access EDO Evotved Data Only Truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu phát triển Chi có liệu phát triển FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số FDD Prequency Division Duplex Song công phân chia tần số FD Frequency Domain Miền tần số FDPS Frequency Domain Paket Scheduling Lập biểu gói miền tần số FFT Fast Fourier Tranform Biến đổi fourier nhanh FS Prequency Selective Lựa chọn tần số GERAN GSM/EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Đồ án tốt nghiệp Đại Học GGSN Gateway GPRS Suport Node Nút cổng hôc trợ GPRS GP Guard Period Khoảng bảo vệ GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Golbal Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung thuộc xem liệu tiền tố vòng sử dụng ngắn hay dài Trong khung 1ms, có khe 0,5ms chủa PDCCH khe 0,5ms thứ hoàn toàn cho liệu, tiền tố vòng dài kí hiệu gắn khe 0,5ms Ví dụ hình 4.11, giả sử có kí hiệu cho PDCCH điều thay đổi Với băng thông nhỏ 1,4MHz số ký hiệu thay đổi cho phép có đủ dung lượng để truyền tìn hiệu đủ bit phép mã hóa kênh đủ tốt trường hợp quan trọng Hình 4.11 Cấu trúc khe đường xuống cho băng thơng 1,4MHz Hình 4.12 Chuỗi mã hóa kênh DL-SCH Ngồi ký hiệu điều khiển cho PDCCH, không gian liệu người sử dụng có bị giảm bớt tín hiệu chuẩn, tín hiệu đồng liệu quảng bá Do ước lượng kênh có lợi tín hiệu chuẩn phân bố miền thời gian miền tần số Điều giảm bớt chi phí cần thiết, u cầu số quy tắc phải xác định để hai máy thu mát phát hiểu để ánh xạ tài nguyên cách giống Một ví dụ PDCCH việc cấp phát tài nguyên PDSCH thể hình 4.13 45 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Hình 4.13 Ví dụ chia sẻ tài nguyên đường xuống PDCCH & PDSCH Mã hóa kênh cho liệu người dùng theo đường xuống sử dụng mã turbo 1/3 hướng đường lên Kích thước tối đa cho khối mã hóa turbo giới hạn 6144 bit để giảm bớt gánh nặng xử lý, cấp phát cao sau phân đoạn đến khối mã hóa đa Các loại thiết bị phản ánh số lượng nhớ đệm có sẵn để kết hợp phát lại Một liệu mã hóa, từ mã hóa cung cấp sau cho chức điều chế xáo trộn Đối với việc truyền dẫn đa ăng ten (2 4) liệu sau chia sẻ thành phần tài ngun sẵn có cho PDSCH sau tín hiệu OFDMA thực tế tạo ra, thể hình 4.14 với ví dụ truyền dẫn ăng ten Hình 4.14 Sự tạo thành tín hiệu hướng xuống Hiệu tốc độ liệu hướng xuống tức thời phụ thuộc vào : Điều chế với phương pháp tương tự hướng đường lên Cấp phát số lượng sóng mang Tốc độ mã hóa kênh 46 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Số lượng ăng ten phát với hoạt động MIMO 4.5 Truyền dẫn tín hiệu lớp vật lý hướng lên Đường lên lớp 1/lớp (L1/L2) tín hiệu điều khiển chia thành lớp hệ thống LTE : Tín hiệu điều khiển trường hợp khơng có liệu hướng lên, diễn PUCCH Tín hiệu điều khiển có liệu hướng lên, diễn PUSCH PUCCH nguồn tài nguyên thời gian/ tần số chia sẻ dành riêng cho thiết bị người sử dụng (UE) truyền tín hiệu điều khiển L1/L2 PUCCH tối ưu hóa cho khối lượng lớn UE đồng thời với số tương đối nhỏ bít báo hiệu điều khiển UE Có loại thơng tin báo hiệu điều khiển L1 & L2 cho đường lên : Dữ liệu liên quan tới báo hiệu, kết hợp với truyền dẫn liệu hướng lên Dữ liệu không liên quan tới báo hiệu (ACK/NACK truyền dẫn liệu đường xuống, CDI đường xuống, yêu cầu lập lịch biểu cho truyền dẫn đường lên 4.6 Cấu trúc PRACH (Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý) Truyền dẫn truy cập ngẫu nhiên kiểu truyền dẫn không đồng hướng lên LTE Mặc dù thiết bị đầu cuối phải đồng với tín hiệu đường xuống nhận trước truyền RACH, khơng thể xác định khoảng cách từ trạm gốc Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý thiết kế cách thích hợp, cung cấp đủ số hội truy cập ngẫu nhiên, hỗ trợ khu vực mong muốn mặt tổn thất đường truyền định thời khơng chắn hướng lên, cho phép ước lượng định thời tương đối xác Ví dụ LTE yêu cầu phải hỗ trợ phạm vi lên tới 100km, mà khoảng dịch trễ lan truyền theo hai hướng tới 667µs, tạo điều kiện thuận lợi cho khoảng thu tín hiệu trước định thời lớp MAC Hình 4.15 Các dạng phần mở đầu LTE RACH cho FDD Trong cấu trúc khung LTE loại (FDD), có tài ngun PRACH cấu hình thành khung Tính chu kì tài ngun PRACH thu nhỏ lại theo tải trọng PRACH dự kiến, tài nguyên PRACH xuất từ khung lần 20ms 4.7 Truyền dẫn lớp vật lý hướng xuống 47 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Thông tin điều khiển theo hướng đường xuống mang sử dụng ba kiểu khác thông điệp điều khiển : Chỉ số định dạng điều khiển (CFI), cho biết số lượng tài nguyên dành cho việc điều khiển kênh sử dụng CFI ánh xạ vào kênh chi thị định dạng điều khiển vật lý (PCFICH) Chỉ thị HARQ thông báo thành cơng gói liệu hướng lên nhận HI ánh xạ lên kênh thị HARQ vật lý (PHICH) Thông tin điều khiển hướng xuống (DCI), điều khiển với định dạng khác tất cấp phát tài nguyên lớp vật lý hai hướng đường lên đường xuống có nhiều định dạng cho nhu cầu khác 4.8 Các thủ tục lớp vật lý Các thủ tục lớp vật lý quan trọng LTE điều khiển công suất, HARQ ứng với trước định thời truy cập ngẫu nhiên, ứng trước định thời dựa trêm truyền tín hiệu lớp điều khiển truy cập bắt buộc (MAC), liên quan trực tiếp tới lớp vật lý, ứng trước định thời chi tiết để đề cập chương trình 4.8.1 Thủ tục HARQ HARQ LTE dựa việc sử dụng thủ tục HARQ dùng chờ Một gói tin truyền từ eNodeB, UE giải mã cung cấp thông tin phản hồi PUCCH Đối với báo nhận phủ định (NACK) eNodeB truyền lại Trong LTE số tiến trình cố định tới tiến trình hướng lên hướng xuống Ví dụ minh họa hình 4.16 Với nhiều người sử dụng, phụ thuộc vào lập lịch biểu eNodeB truyền lại gửi theo hướng lên hướng xuống, truyền lại yêu cầu nguồn tài nguyên cấp phát Các hoạt động HARQ LTE hỗ trợ kết hợp mềm sử dụng dự phòng tăng Hình 4.16 Vận hành LTE HARQ với tiến trình Đối với dự phòng tăng, việc phát lại có tốc độ khác nhua để phù hợp với thông số giống truyền tải ban đầu Độ trễ tối thiểu hai điểm cuối gói tin bắt đầu truyền lại 7ms UE gửi ACK/NACK gói tin khung n, khung n+4 cho đường lên Điều để lại khoảng 3ms cho thời gian xử lý UE, tùy thuộc vào việc định thời đường xuống/ đường lên mà độ lệch điều khiển thủ tục ứng trước định thời 48 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Hình 4.17 Định thời LTE HARQ cho mộ gói tin đường xuống 4.8.2 Ứng trước định thời Thủ tục điều khiển định thời cần thiết truyền dẫn hướng lên từ người sử dụng khác tới eNodeB chất phạm vi tiền tố vòng eNodeB liên tục có biện pháp định thời tín hiệu lên UE điều chỉnh thời điểm truyền đường lên Hình 4.18 Điều khiển định thời hướng lên Các lệnh ứng trước định thời gửi việc điều chỉnh định thời thực cần thiết Độ phân giải lệnh ứng trước định thời 0,52µs, ứng trước định thời xác định cách tương đối so với thời điểm khung vô tuyến đường xuống nhận UE 4.8.3 Điều khiển công suất Đối với LTE, điều khiển công suất chậm hướng đường lên Trong hướng đường xuống khơng có điều khiển công suất Khi băng thông thay đổi dự thay đổi tốc độ dữu liệu, công suất truyền dẫn tuyệt đối UE thay đổi Các động lực cho điều khiển cơng suất làm giảm công suất tiêu thụ thiết bị đầu cuối để tránh dải động lớn eNodeB thu, giảm can nhiễu Nguyên lý điều khiển công suất hướng lên LTE minh họa hình 4.19, nơi mà thay đổi tốc độ liệu mà PSD giữ không đổi kết tổng công suất truyền tải điều chỉnh tương thay đồi tốc độ liệu Hình 4.19 Cơng suất hướng lên LTE với thay đổi tốc độ liệu 49 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Việc điều khiển công suất thực tế dựa xác định tổn thất đường truyền, có tính đến thơng số riêng sau áp dụng giá trị hệ số điều chỉnh nhận từ eNB Tùy thuộc vào thông số thiết lập lớp cao hơn, lệnh điều khiển công suất 1dB lên xuống sau thiết lập [-1dB, 0, +1dB, +3dB] sử dụng Các đặc điểm kĩ thuật bao gồm điều khiển công suất dựa giá trị tuyệt đối Tổng dải động điều khiển công suất nhỏ so với WCDMA, thiết bị có mức cơng suất tối thiểu -41dBm so với -50dBm với CDMA 4.8.4 Nhắn tin Cho phép nhắn tin, UE cấp phát khoảng nhắn tin khung riêng khoảng thời gian mà thơng điệp tin nhắn gửi Sự nhắn tin cung caaos PDSCH Các tiêu chí thiết kế nhắn tin nhằm đảm bảo đủ chu kì DRX cho thiết bị để tiết kiệm lượng đảm bảo thời gian đáp ứng đủ nhanh cho gọi đến 4.8.5 Thủ tục phản hồi kênh Hình 4.20 Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI) Mục đích báo cáo phản hồi trạng thái kênh để cung cấp cho eNodeB thông tin trạng thái kênh đường xuống nhằm giúp tối ưu hóa định lập lịch biểu gói tin Nguyên tắc báo cáo phản hồi trạng thái kênh trình bày hình 4.20 Trạng thái kênh đánh giá UE dựa việc truyền dẫn đường xuống báo cáo tới eNodeB cách sử dụng PUCCH PUSCH 4.8.6 Các lớp khả UE đặc điểm hỗ trợ Trong LTE có lớp khả thiết bị xác định.Dữ liệu hỗ trợ phạm vi từ tới 75Mbps theo hướng đường lên từ 10 tới 300Mbps theo hướng đường xuống Tất thiết bị hỗ trợ cho 20MHz băng thông cho việc truyền nhận, giả sử băng tần đưa xác định Đó dự đoán trước mà đối đầu với hầu hết trường hợp với băng tần quan tâm 1GHz với băng thông nhỏ hỗ trợ lên tới 20MHz khơng định Với băng tần 1GHz, băng thông 5MHz khơng cần thiết Chỉ có loại thiết bị thực 64QAM đường lên, loại khác sử dụng QPSK 16QAM Sự phân tập thu MIMO có tất chủng loại, trừ loại không hỗ trợ MIMO Các chủng loại UE thể bảng 4.2 50 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Loại 10/5Mbps Loại 50/25Mbps Loại 100/50Mbps Loại 150/50Mbps Loại 300/75Mbps QPSK/16Q AM/64QA M QPSK/16QAM /64QAM QPSK/16QAM /64QAM QPSK/16QAM /64QAM QPSK/16QAM /64QAM Điều chế UL QPSK/16Q AM QPSK/16QAM QPSK/16QAM QPSK/16QAM QPSK/16QAM +64QAM MIMO DL Tùy chọm 2*2 2*2 2*2 2*4 Tốc độ đỉnh DL/UL Điều chế DL Bảng 4.2 Các loại thiết bị LTE 51 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung CHƯƠNG – TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 5.1 Triển khai LTE giới Theo khảo sát gần đầy có 80% nhà cung cấp dịch vụ di động (telco) giới sử dụng công nghệ GSM (gồm GSM, GPRS/EDGE, HSPA) Theo giới chuyên gia phân tích đánh giá, lợi hạ tầng sẵn có số lượng người sử dụng đơng đảo lý để phát triển thị trường động băng thông rộng với công nghệ HSPA LTE Đặc tả kĩ thuật cơng nghệ LTE có khả tương thích gần hồn hảo với cơng nghệ tảng GSM Không GSM, telco sử dụng công nghệ CDMA không bỏ qua hội chuyển tiếp lên 4G với công nghệ LTE Bên cạch sản phẩm mới, hội nghị giới di động (MWC) thường niên nơi công nghệ định hướng phát triển ngành viễn thông di động giới thiệu rộng rãi đến công chúng Tại MWC 2011 Barcelona (Tây Ban Nha), LTE đề tài quan tâm nhiều Thực tế cho thấy, hầu hết hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu giới : AlcatelLucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu…đã nhận tiềm to lớn bắt tay với telco lớn giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T-Mobile, China Mobile, ZTE…) thực thử nghiệm quan trọng công nghệ LTE đạt thành cơng đáng kể Trong đó, Nokia Siemens Networks công bố thử nghiệm thành công LTE với tốc độ lên đến 173Mbps môi trường đô thị với nhiều thuê bao lúc tần số 2,6GHz, băng thông 20MHz Alcatel-Lucent thông báo thử nghiệm thành công LTE với tốc độ tải đạt 80Mbps ZTE (Trung Quốc) cho biết trình diễn thành công LTE với mức tốc độ tải 130Mbps Tiếp đó, Motorola tuyên bố, họ cộng tác với nhà khai thác di động Anh hoàn nghiệm kết nối ngồi trời cơng nghệ LTE, tần số 700MHz 2,6GHz Mới đây, Motorola tiếp tucj cơng bố họ hồn tất thử nghiệm gia đoạn công nghệ TD-LTE (TD Mode – LTE) với công nghiệp CNTT (MIIT) Trung Quốc, tốc độ tải xuống thực tế đạt 80Mbps Các thử nghiệm trình diễn chứng tỏ khả tuyệt vời công nghệ LTE khả thương mại hóa LTE đến gần Kế hoạch thử nghiệm triển khai công nghệ LTE công ty hợp tác thúc đẩy đến thức có dịch vụ LTE thương mại Thương mại hóa Trong chạy đua để trở thành nhà khai thác mạng đưa vào vận hành thương mại dịch vụ LTE, TeliaSonera đích sớm TeliaSonera telco giới thương mại hóa cơng nghệ LTE hai thủ đô Stockholm (Thụy Điển) Oslo (Na Uy) vào năm 2010 tiếp tục triển khai sang Phần Lan Song hành với chiến dịch triển khai mạng 4G LTE, TeliaSonera tiếp tục mở rộng mạng Turbo-3G (công nghệ HSPA) nhằm tăng dung lượng khu vực phủ sóng Trong năm TeliaSonera tiếp tục mở rộng mạng 4G đến 25 thành phố lớn Thủy Điển thành phố Na Uy Hãng sử dụng công nghệ LTE tần số 2,6GHz với băng thông 20MHz, tốc độ tối đa lên đến 100Mbps Telstra (Úc) nhà mạng giới thức xác nhận việc triển khai LTE cách rộng rãi Theo nhà mạng này, họ thử nghiệm LTE từ cuối năm 2011 khu vực trung tâm thành phố lớn Úc Song song đó, Ericsson nhà sản xuất thiết bị phát triển hạ tầng phục vụ hệ thống mạng tần số 1.800MHz Sierra Wireless đưa thị trường thiết bị 52 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung “ lưỡng tính” hỗ trợ người dùng tương thích ngược với hệ mạng 3G khỏi vùng phủ sóng LTE Theo Wireless Intelligence, có khoảng 10-15 mạng LTE đưa vào phục vụ vào cuối năm 2010 lên đến 30 mạng vào cuối năm 2012 Tại thị trường Mỹ, Verizon Wireless cho biết, mạng LTE họ sử dụng phổ 10MHz hộ trợ tốc độ từ 5Mbps-12Mbps Đại diện hãng cho biết, điện thoại LTE hãng có hai chíp vơ tuyến Vì vậy, chúng làm việc mạng LTE vào năm 2011 Ericsson Alcatel-Lucent đối tác cung cấp thiết bị cho mạng LTE Verizon Wireless Tiếp theo, AT&T có kế hoạch thương mai hóa LTE vào năm 2011 Hãng tun bố có đủ băng thơng 20MHz dành cho LTE để phủ sóng cho 100 thành phố lớn Mỹ NTT DoCoMo khai thác di động Nhật Bản thử nghiệm thành công LTE với tốc độ đạt đến 250Mbps tuyên bố bắt đầu đưa dịch vụ LTE từ 2010 Giai đoạn đầu mạng LTE NTT DoCoMo sử dụng tần số 2GHz, băng thông 15MHz anten MIMO cho khoảng 20 nghìn trạm gốc, đến cuối năm 2012 chuyển sang sử dụng tần số 1,5GHz Hiện nay, Ericsson hãng cung cấp sở hạ tầng mạng cho NTT DoCoMo Song hành với NTT DoCoMo KDDI, telco KDDI, Softbank Mobile, eMobile quan quản lý viễn thông Nhật Bản – Bộ nội Truyền thơng (MIC) phê chuẩn kế hoạch triển khai mạng LTE Cơ quan phát triển Viễn thông CNTT Singapore (IDA) cân nhắc việc cho mắt băng tần LTE WiMAX vào năm 2012, trước năm so với thời gian dự kiến ban đầu Cùng lúc này, ba nhà khai thác di động Singtel, StarHub MobileOne cho lắp đặt thử nghiệm dịch vụ LTE tần số 2,5GHz Tại triển lãm CES hồi đầu năm Las Vegas, Verizon Wireless giới thiệu nhiều sản phẩm sử dụng công nghệ LTE : gồm ba mẫu Tablet, mẫu Smartphone, mẫu Laptop mẫu Hotspot di động Tất chúng đến từ đơn vị OEM khác nhau, sử dụng loại chipset không dây khác Hiện có 10 mạng di động (MNO) hỗ trợ LTE phạm vi toàn cầu Dự kiến năm 2011 có thêm 30 MNO khác Về phía WiMAX, đa số MNO tập trung Châu Âu, tiếp đến Châu Á – Thái Bình Dương, vùng Trung Đơng đến Mỹ Đại diện nhà mạng với số thuê bao lớn giới China Mobile (Trung Quốc) hay Bharti Airtel (Ấn Độ) liên kết thành lập nhóm phát triển chuẩn LTE gọi tắt GTL Chủ tịch Softbank (Nhật) Masayoshi Son cho biết nhà mạng ủng hộ việc đưa LTE trở thành chuẩn mạng hệ dựa ưu điểm giá thành thấp, tốc độ mạng cao hiệu suất tuần số tốt hẳn hệ mạng khác Ông số đơng ln đóng vai trò định vấn đề tương tự với 2/3 dân số giới, hậu thuẫn cho LTE, nhà mạng Châu Á gần định xong số phận chuẩn mạng 4G LTE chung cho toàn cầu Theo số liệu Hiệp hội nhà sản xuất di động toàn cầu GSA, tới năm 2010, giới có 80 nhà mạng 33 quốc gia cam kết phát triển lên LTE, có 21 nhà mạng khu vực Châu Á – Thái Bình Dương Tại Đơng Nam Á có M1, Singtel StarHub Singapore triển khai 4G LTE Các nhà phát triển thiết bị Qualcomm thơng báo số lộ trình sản phẩm mới, bổ sung công nghệ 4G LTE cho tất modem Gobi họ Dựa thành công Gobi, Qualcomm ( đồi tác hãng sản xuất máy tính : Sony, Acer, Lenovo, Dell, HP…) chuẩn bị tập trung vào dòng sản phẩm : e-reader, thiết bị chơi game, modem USB ứng dụng thương mại M2M (mobile to moblie - di động tới di động) Các chipset gồm : MDM9200 hỗ trợ tốc độ lên đến 100Mbps, tương thích ngược với HSPA, MDM9600 hỗ trợ tốc độ 100Mbps, tươn thích ngược với HSPA+ EV-DO (ReV A Rev B) 53 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Cũng MWC, RIM – nhà sản xuất tiếng với sản phẩm BlackBerry xác nhận kết nối LTE trang bị cho dòng sản phẩm PlayBook từ năm 2011 “PlayBook máy tính bảng chuyên nghiệp dành cho người thực muốn hoàn tất việc.” – đại diện RIM cho biết Và với mong muốn giúp người dùng tận dụng hầu hết chức sản phẩm, kết nối mạnh mẽ LTE u cầu khơng thể thiếu cho PlayBook Trong đó, với khoảng 170 thiết bị di động thức hoạt động hệ điều hành Android, Google ủng hộ mạnh mẽ LTE Eric Schmidt-CEO Google cho “LTE tảng cho ứng dụng mạnh mẽ mà tướng tượng đến” Ông tin tưởng thiết bị di động với hệ điều hành mở (như Android), điện toán đám mây, hạ tầng LTE điều kiện đưa người bước vào giai đoạn phát triển công nghệ Samsung Craft điện thoại 4G sử dụng dụng công nghệ không dây tốc độ cao LTE Cũng theo Samsung, nhà mạng MetroPCS (Mỹ), LTE chọn đơn vị phân phối thức mẫu máy sau vượt qua đối thủ tên tuổi khác Verizon, AT&T, T-Mobile Cricket Cước liệu hàng tháng 55USD Hình 5.1 Samsung Craft – Chiếc điện thoại 4G sử dụng mạng LTE giới Nhà khai thác dịch vụ viễn thông TeliaSonera liên kết với hãng điện tử Samsung để giới thiệu MTXT có hỗ trợ dịch vụ LTE Thụy Điển Đó MTXT X430 Samsung có khối lượng 2kg, hình 14” ( đường chéo 35,6 cm) vi xử lý i3 Intel Bên cạnh việc hỗ trợ LTE, X430 dùng 3G hay GSM để truy cập Internet 54 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Hình 5.2 Laptop X430 Theo tin từ TeliaSonera Samsung, X430 MTXT hõ trợ LTE có mặt thị trường Tại triển lãm điện tử tiêu dùng quốc tế CES 2011 Las Vegas (Mỹ), hãng viễn thông Verizon thông báo thời gian tới có MTXT HP hỗ trợ LTE Các sản phẩm Verizon không thẻ truy cập vào hệ thống mạng LTE TeliaSonera ngược lại Do nhà khai thác viễn thông sử dụng công nghệ mạng di động hệ LTE với dải băng tần khác TeliaSonera không lộ kế hoạch tung sản phẩm điện thoại thơng thiết bị khác tương thích với LTE, họ có tiết lộ số lượng thiết bị hỗ trợ LTE dần xuất thời gian ngắn 5.2 Triển khai LTE VIỆT NAM Tại Việt Nam tình hình triển khai mạng 4G LTE triển khai vào cuối năm 2016 đầu năm 2017 Ngày 3/11/2016, Phú Quốc, VNPT Vinaphone thức cung cấp dịch vụ Viễn thông Vinaphone 4G băng tần 1.800MHz, sau ngày kể từ Thơng tin truyền thơng cấp phép Tính đến thời điểm này, VNPT Vinaphone nhà mạng thức triển khai dịch vụ mạng 4G Việt Nam Khách hàng Phú Quốc mở đầu cho chiến lược phủ sóng 4G tới tồn tỉnh thành nước Theo kết thử nghiệm ban đầu, tốc độ truy cập Internet trung bình Vinaphone 4G đạt từ 50Mb/s đến 80Mb/s So với tốc độ trung bình mạng 3G tốc độ truy cập mạng Vinaphone 4G cao đến 10 lần Tốc độ truy cập Internet tốc độ tối đa Vinaphone 4G đạt tới 300 Mb/s Với tốc độ tải này, trải nghiệm người dùng với hoạt động tương tác Internet Download, Upload, Livestream, chơi game tối ưu với độ trễ giảm từ đến lần so với Cùng với đó, Vinaphone 4G có gói cước chuyên data dùng cho thiết bị Hotspot để phát Wifi, phục vụ nhu cầu khách hàng lúc nơi Ơng Lương Mạnh Hồng, chủ tịch VNPT Vinaphone cho bết :” Chiến lược VNPT Vinaphone việc triển khai cung cấp thức 4G LTE tập trung vào tốc độ cao ổn định với phương châm đâu có Vinaphone 4G, tốt Chúng sẵn sàng cam kết tốc độ Tiếp theo Phú Quốc, khách hàng Hà Nội, Tp.HCM 10 tinh thành trọng điểm triển khai thác lợi ích 4G thời gian tới.” Dự kiến, quý 1/2017, 10.000 trạm lắp đặt đồng toàn quốc Năm 2017, Vinaphone triển khai đến 63 tỉnh thành, triển khai khoảng 21.000 trạm 4G đảm bảo vùng phủ sóng 4G rộng khắp nước Một cơng ty thuộc tập đồn Viễn thông VNPT Mobifone thử nghiệm triển khai thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng Tp HCM Dịch vụ mạng 4G 55 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung thức triển khai thử nghiệm ngày 1/7/2016, với dịch vụ truyền hình trả tiền MobiTV bên cạch việc thức mắt đường truyền dẫ riêng Theo thông tin từ nhà mạng, tốc độ download mạng 4G LTE Mobifone đạt 240Mbps cho upload Đây tốc độ 4G Mobifone thử nghiệm đo Trung tâm dịch vụ Mobifone Q1, Tp.HCM Hình 5.3 Tốc độ mạng 4G Mobifone thử nghiệm cao gấp nhiều lần so với tốc độ 3G Hiện tại, Mobifone triển khai thử nghiệm mạng 4G thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng Tp.HCM Trong đó, thành phố Hồ Chí Minh khu vực có quy mơ thử nghiệm lớn mạng 4G nhà mạng Mobifone triển khai nhiều điểm quân Tân Bình, quận 1, quận 3, quận 5, quận quận 10, khu vực khác có vài điểm nhỏ lẻ Mobifone triển khai 100 trạm phát sóng 4G Tp.HCM, khu vực quận có đến 57 trạm, quận có 37 trạm, quận 10 có trạm, trạm phát sóng đặt quận 5, 10, Tân Bình Tại Hà Nội, Mobifone triển khai lắp đặt 150 trạm phát Đà Nẵng 70 trạm, đáp ứng nhu cầu trải nghiệm mạng 4G thuê bao di động sinh sống, làm việc, công tác khu vực Bên cạnh hai nhà mạng Vinaphone Mobifone Tập đồn Viễn thơng quân đội Viettel bắt đầu triển khai thử nghiệm 4G vào tháng 10/2015 Vũng Tàu Tp.HCM Mạng 4G trước mắt phủ đến cấp thị xã, huyện tỉnh, thành phố Đến cuối năm 2015 chậm q 1/2016 có 12.000 trạm 4G tồn quốc Đến tháng năm 2017, Viettel phát sóng gần 18.000 trạm 4G 704 quận huyện thuộc 63 tỉnh/ thành phố nước Theo đó, sau tháng triển khai thức, mạng 4G Viettel có mặt 704 quận, huyện Việt Nam, bao gồm huyện biên giới thuộc 25 tỉnh 56 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung Hình 5.4 Viettel phủ sóng mạng 4G Hiện nay, nhà mạng Viettel triển khai 36.000 trạm thu phát sóng tháng, phủ sóng 95% dân số 100% trạm thu phát 4G Viettel sử dụng công nghệ 4T4R (4 phát thu), cho phép mở rộng vùng phủ sóng lên 1,4 lần tăng tốc độ download lên gần lần so với công nghệ 2T2R (2 phát thu) phổ biến giới Riêng Tp.HCM, Viettel triển khai 3.000 trạm thu phát sóng 4G, có xã vùng sâu, vùng xa xã đảo Thạnh An, Thiềng Liềng Cần Giờ 57 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Công nghệ LTE công nghệ nghiên cứu, triển khai toàn giới, với khả truyền tải tốc độ cao Kiến trúc mạng đơn giản, sử dụng băng tần hiệu hoàn tồn thích ứng với cơng nghệ trước (GSM & WCDMA) dựa mạng toàn IP LTE trở thành hệ thống thơng tin di động tồn cầu tương lai Vì việc tìm hiểu cơng nghệ LTE cần thiết có ý nghĩa thực tế LLE công nghệ phát triển sau so với WIMAX, với đặc tính tuyệt vời mà đem lại, nên có nhiều nhà mạng lớn giới ủng hộ lựa chọn để triền khai Các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối tiến hành tích hợp cơng nghệ LTE vào sản phẩm Tại Việt Nam nhà mạng tiến hành thử nghiệm công nghệ LTE đạt kết khả quan 58 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung TÀI LIỆU THAM KHẢO Harri Holma, Antti Toskala (2009), LTE for UMTS – OFDMA and SC – FDMA Based Radio Access, John Wiley & Sons Ltd Agilent Technologies (2009), 3GPP Long Term Evolution : System Overview, Product Development, and Test Challenges Farooq Khan (2009), LTE for 4G Mobile Broadband Các web tham khảo : Thongtincongnghe.com, Vntelecom.org, Tapchibcvt.vn, Tudiencongnghe.net 59 GVHD T.s Nguyễn Cao Phương SVTH Mai Văn Chung ... VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ GIỚI THIỆUVỀ CÔNG NGHỆ LTE 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) Công nghệ di động công nghệ tương tự, hệ thống. .. chức nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động giới tiến hành nghiên cứu áp dụng thực tế chuẩn cho hệ thống thông tin di động: thông tin di động 3G 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ thứ... VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ GIỚI THIỆUVỀ CÔNG NGHỆ LTE 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 1.1.2 Hệ thống thông tin