cấu trúc mạng 4g lte và các vấn đề liên quan

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G 1 Sự phát triển hệ thống thông tin di động 1 1 1.2 Hệ thống thông tin di động hệ Hệ thống thông tin di động hệ (1G) (2G) 1.3 Hệ thống thông tin di động hệ (3G) 1.4 Hệ thống thông tin di động hệ (4G) 1.2 Tổng quan mạng 4G [12] 1.3 Sự khác 3G 4G 10 Ưu điểm bật 11 1.3.2 Các ứng dụng tạo nên ưu điểm 4G LTE so với 3G 11 CHƯƠNG : CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 14 2.1 Giới thiệu công nghệ LTE 2.2 Cấu trúc LTE [1] 2.3 Các kênh sử dụng E-UTRAN 2.4 Giao thức LTE (LTE Protocols) [2] 2.5 Một số đặc tính kênh truyền 24 2.5.1 Trải trễ đa đường 34 2.5.2 Các loại fading 14 34 2.5.3 Dịch tần Doppler 35 2.5.4 Nhiễu MAI LTE 35 29 34 31 2.6 Các kỹ thuật sử dụng LTE36 2.6.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM [1] 2.6.2 Kỹ thuật SC-FDMA [1] 46 2.6.3 Kỹ thuật MIMO [1] 48 2.6.4 Mã hóa Turbo [18] 50 2.6.5 Thích ứng đường truyền [18] 51 2.6.6 Lập biểu phụ thuộc kênh [18] 52 2.6.7 HARQ với kết hợp mềm [18] 52 2.7 Chuyển giao53 2.7.1 Mục đích chuyển giao 53 2.7.2 Trình tự chuyển giao 54 2.7.3 Các loại chuyển giao 56 2.7.4 Chuyển giao LTE [3] 2.8 59 Điều khiển công suất [3] 60 2.8.1 Điều khiển công suất vòng hở [8] 61 2.8.2 Điều khiển cơng suất vòng kín [8] 62 36 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G Thông tin di động lĩnh vực quan trọng đời sống xã hội Xã hội phát triển, nhu cầu thông tin di động người tăng lên thông tin di động khẳng định cần thiết tính tiện dụng Cho đến nay, hệ thống thơng tin di động trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ hệ di động hệ đến hệ hệ phát triển giới - hệ Trong chương trình bày khái quát đặc tính chung hệ thống thông tin di động tổng quan mạng 4G 1.1 Sự phát triển hệ thống thông tin di động Khi ngành thông tin quảng bá vơ tuyến phát triển ý tưởng thiết bị điện thoại vô tuyến đời tiền thân mạng thông tin di động sau Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến thử nghiệm ST Louis, bang Missouri Mỹ Sau năm 50, việc phát minh chất bán dẫn ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực thông tin di động Ứng dụng linh kiện bán dẫn vào thông tin di động cải thiện số nhược điểm mà trước chưa làm Thuật ngữ thông tin di động tế bào đời vào năm 70, kết hợp vùng phủ sóng riêng lẻ thành cơng, giải tốn khó dung lượng.  1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ (1G) Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, gọi hệ thứ (1G), sử dụng công nghệ analog gọi đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại sóng vơ tuyến đến th bao điện thoại di động Với FDMA, người dùng cấp phát kênh tập hợp có trật tự kênh lĩnh vực tần số Trong trường hợp số thuê bao nhiều vượt trội so với kênh tần số có thể, số người bị chặn lại khơng truy cập 1.1.1.1 Đặc điểm  Mỗi MS cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến  Nhiễu giao thoa tần số kênh lân cận đáng kể  Trạm thu phát gốc BTS phải có thu phát riêng làm việc với MS cell  Hệ thống FDMA điển hình hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMPS 1.1.1.2 Những hạn chế hệ thống thông tin di động hệ  Hệ thống di động hệ sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày tăng người dùng dung lượng tốc độ Nó bao gồm hạn chế sau :  Phân bổ tần số hạn chế, dung lượng nhỏ.   Tiếng ồn khó chịu nhiễu xảy máy di động chuyển dịch môi trường fading đa tia  Không cho phép giảm đáng kể giá thành thiết bị di động sở hạ tầng  Khơng đảm bảo tính bí mật gọi  Khơng tương thích hệ thống khác nhau, đặc biệt châu Âu, làm cho thuê bao sử dụng máy di động nước khác  Chất lượng thấp vùng phủ sóng hẹp  Giải pháp để loại bỏ hạn chế phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động với kỹ thuật đa truy cập ưu điểm dung lượng dịch vụ cung cấp Vì xuất hệ thống thông tin di động hệ 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ (2G) Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đời châu Âu có tên gọi GSM Với phát triển nhanh chóng th bao, hệ thống thơng tin di động hệ lúc đáp ứng kịp thời số lượng lớn thuê bao di động dựa công nghệ số Hệ thống 2G hấp dẫn hệ thống 1G ngồi dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống có khả cung cấp số dịch vụ truyền liệu dịch vụ bổ sung khác Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM đưa vào từ năm 1993, Công ty VMS GPC khai thác hiệu với hai mạng thông tin di động số VinaPhone MobiFone theo tiêu chuẩn GSM Tất hệ thống thông tin di động hệ sử dụng kỹ thuật điều chế số Và chúng sử dụng phương pháp đa truy cập:  Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access TDMA): phục vụ gọi theo khe thời gian khác  Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA): phục vụ gọi theo chuỗi mã khác 1.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động chia thành dải tần liên lạc, dải tần liên lạc dùng chung cho N kênh liên lạc, kênh liên lạc khe thời gian (Time slot) chu kỳ khung Tin tức tổ chức dạng gói, gói có bit thị đầu gói, thị cuối gói, bit đồng bit liệu Không hệ thống FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn liệu không liên tục sử dụng cho liệu số điều chế số  Các đặc điểm TDMA  TDMA phân phát thông tin theo hai phương pháp phân định trước phân phát theo yêu cầu Trong phương pháp phân định trước, việc phân phát cụm định trước phân phát theo thời gian Ngược lại phương pháp phân định theo yêu cầu mạch tới đáp ứng có gọi yêu cầu, nhờ tăng hiệu suất sử dụng mạch  Trong TDMA kênh phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa kênh kế cận giảm đáng kể  TDMA sử dụng kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông qua việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng hóa việc truyền dẫn để tránh trùng lặp tín hiệu Ngồi ra, số lượng kênh ghép tăng nên thời gian trễ truyền dẫn đa đường bỏ qua được, đồng phải tối ưu 1.1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA Đối với hệ thống CDMA, tất người dùng sử dụng lúc băng tần Tín hiệu truyền chiếm toàn băng tần hệ thống Tuy nhiên, tín hiệu người dùng phân biệt với chuỗi mã Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhiều người sử dụng chiếm kênh vô tuyến đồng thời tiến hành gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn Kênh vô tuyến CDMA dùng lại cell toàn mạng, kênh phân biệt nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN Trong hệ thống CDMA, tín hiệu tin băng hẹp nhân với tín hiệu băng thơng rộng, gọi tín hiệu phân tán Tín hiệu phân tán chuỗi mã giả ngẫu nhiên mà tốc độ chip lớn so với tốc độ liệu Tất users hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang phát đồng thời Mỗi user có từ mã giả ngẫu nhiên riêng xem trực giao với từ mã khác Tại máy thu, có từ mã đặc trưng tạo để tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương quan với Tất mã khác xem nhiễu Để khơi phục lại tín hiệu thơng tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng máy phát Mỗi thuê bao vận hành cách độc lập mà không cần biết thông tin máy khác         1.1.3 Đặc điểm CDMA Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vơ tuyến sử dụng có cường độ trường nhỏ chống fading hiệu FDMA, TDMA Việc thuê bao MS cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khơng vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell linh hoạt Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thể gấp từ đến lần hệ thống GSM), độ an tồn (tính bảo mật thơng tin) cao sử dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả thu đa đường tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt Do hệ số tái sử dụng tần số nên không cần phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh CDMA khơng có giới hạn rõ ràng số người sử dụng TDMA FDMA Còn TDMA FDMA số người sử dụng cố định, tăng thêm tất kênh bị chiếm Hệ thống CDMA đời đáp ứng nhu cầu ngày lớn dịch vụ thông tin di động tế bào Đây hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin người sử dụng 8-13 kbps.  Hệ thống thông tin di động hệ (3G) Hệ thống thông tin di động chuyển từ hệ sang hệ qua giai đoạn trung gian hệ 2, sử dụng công nghệ TDMA kết hợp nhiều khe nhiều tần số sử dụng cơng nghệ CDMA chồng lên phổ tần hệ hai không sử dụng phổ tần mới, bao gồm mạng đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE CDMA2000-1x Ở hệ thứ hệ thống thơng tin di động có xu hồ nhập thành tiêu chuẩn có khả phục vụ tốc độ bit lên đến Mbit/s Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp nay, hệ thống thông tin di động hệ gọi hệ thống thông tin di động băng rộng Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động hệ IMT-2000 đề xuất, hệ thống W-CDMA CDMA2000 ITU chấp thuận đưa vào hoạt động năm đầu thập kỷ 2000 Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA, điều cho phép thực tiêu chuẩn toàn giới cho giao diện vô tuyến hệ thống thông tin di động hệ W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) nâng cấp hệ thống thông tin di động hệ sử dụng công nghệ TDMA như:  GSM, IS-136  CDMA2000 nâng cấp hệ thống thông tin di động hệ sử dụng công nghệ CDMA: IS-95  Yêu cầu hệ thống thông tin di động hệ Thông tin di động hệ thứ xây dựng sở IMT-2000 đưa vào phục vụ từ năm 2001 Mục đích IMT-2000 đưa nhiều khả đồng thời bảo đảm phát triển liên tục thông tin di động hệ Tốc độ hệ thứ ba xác định sau:  384 Kb/s vùng phủ sóng rộng  Mb/s vùng phủ sóng địa phương Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động hệ ba (3G):   Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz sau:  Đường lên : 1885-2025 MHz  Đường xuống : 2110-2200 MHz             1.1.4 Là hệ thống thơng tin di động tồn cầu cho loại hình thơng tin vơ tuyến: Tích hợp mạng thông tin hữu tuyến vô tuyến Tương tác với loại dịch vụ viễn thông Sử dụng môi trường khai thác khác nhau: công sở, ngồi đường, xe, vệ tinh Có thể hỗ trợ dịch vụ như: Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environments sở mạng thông minh, di động cá nhân chuyển mạng toàn cầu Đảm bảo chuyển mạng quốc tế Đảm bảo dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch kênh số liệu chuyển mạch theo gói Dễ dàng hỗ trợ dịch vụ xuất Hệ thống thông tin di động hệ (4G) Hệ thống thông tin di động hệ sang hệ qua giai đoạn trung gian hệ 3,5 có tên mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA Thế hệ công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới 1.5 Gbps Công nghệ 4G hiểu chuẩn tương lai thiết bị không dây Các nghiên cứu NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G nhận liệu với tốc độ 100 Mbps di chuyển tới Gbps đứng yên, cho phép người sử dụng tải truyền lên hình ảnh động chất lượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền ứng dụng phương tiện truyền thơng phổ biến nhất, góp phần tạo nên ứng dụng mạnh mẽ cho mạng không dây nội (WLAN) ứng dụng khác Thế hệ dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, kỹ thuật nhiều tín hiệu gởi lúc tần số khác Trong kỹ thuật OFDM, có thiết bị truyền tín hiệu nhiều tần số độc lập (từ vài chục vài ngàn tần số) Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu cách dùng đa kênh đồng thời Tổng đài chuyển mạch mạng 4G dùng chuyển mạch gói, đó, giảm trễ thời gian truyền nhận liệu 1.2 Tổng quan mạng 4G [12] 4G hệ thống thông tin băng rộng xem IMT tiên tiến (IMT Advanced) định nghĩa ITU-R Tốc độ liệu đề 100Mbps cho thuê bao di chuyển cao 1Mbps cho thuê bao di chuyển, băng thông linh động lên đến 40MHz Sử dụng hoàn toàn IP, cung cấp dịch vụ điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, dịch vụ game dòng HDTV đa phương tiện 3GPP LTE xem tiền 4G, phiên LTE chưa đủ tính theo u cầu IMT Advanced LTE có tốc độ lý thuyết lên đến 100Mbps đường xuống 50Mbps đường lên băng thông 20MHz Và MIMO, anten mảng sử dụng LTE phát triển hai thủ đô Stockholm Olso vào ngày 14/12/2009 Giao diện vô tuyến vật lý đặt tên HSOPA (High Speed OFDM Packet Access), có tên E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access) 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 bắt tay với nhà mạng 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 công đáng kể LTE Advanced ứng viên cho chuẩn IMT-Advanced, mục tiêu hướng đến đáp ứng yêu cầu ITU LTE Advanced có khả tương thích với thiết bị chia sẻ băng tần với LTE phiên đầu tiên.  Di động WiMAX (IEEE 802 16e-2005) chuẩn truy cập di động không dây băng rộng (MWBA) xem 4G, tốc độ bít đỉnh đường xuống 128 Mbps 56 Mbps cho đường xuống với độ rộng băng thông 20 MHz UMB (Ultra Mobile Broadband) : UMB tổ chức viễn thông Nhật Bản, Trung Quốc, Bắc Mỹ Hàn Quốc với hãng AlcatelLucent, Apple, Motorola, NEC Verizon Wireless phát triển từ tảng CDMA UMB hoạt động băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz đến 20 MHz làm việc nhiều dải tần số, với tốc độ truyền liệu lên tới 288 Mbps cho luồng xuống 75 Mbps cho luồng lên với độ rộng băng tần sử dụng 20 MHz Qualcomm hãng đầu nỗ lực phát triển UMB, hãng đồng thời phát triển công nghệ LTE  Mục tiêu cách tiếp cận: 4G cung cấp QoS tốc độ phát triển nhiều so với 3G tồn tại, không truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat video, TV di động mà dịch vụ HDTV, dịch vụ tối thiểu thoại, liệu dịch vụ khác Nó cho phép chuyển giao mạng vô tuyến khu vực cục kết nối với hệ thống quảng bá video số  Các mục tiêu mà 4G hướng đến :  Băng thông linh hoạt MHz đến 20 MHz, lên đến 40 MHz  Tốc độ quy định ITU 100 Mbps di chuyển tốc độ cao Gbps thuê bao đứng yên so với trạm  Tốc độ liệu 100 Mbps hai điểm giới  Hiệu suất phổ đường truyền 15bit/s/Hz đường xuống 6.75 bit/s/Hz đường lên (có nghĩa 1000 Mbps đường xuống nhỏ băng thơng 67 MHz)  Hiệu suất sử dụng phổ hệ thống lên đến bit/s/Hz/cell đường xuống 2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng nhà  Chuyển giao liền (Smooth handoff) qua mạng hỗn hợp.   Kết nối liền chuyển giao toàn cầu qua đa mạng  Chất lượng cao cho dịch vụ đa phương tiện âm thời gian thực, tốc độ liệu cao, video HDTV, TV di động  Tương thích với chuẩn không dây tồn  Tất IP, mạng chuyển mạch gói khơng chuyển mạch kênh  Các điểm cần xét đến  Vùng bao phủ, môi trường vô tuyến, phổ, dịch vụ, mô hình thương mại số người sử dụng  Các kỹ thuật sử dụng  Kỹ thuật sử dụng lớp vật lý  Không sử dụng CDMA  MIMO : để đạt hiệu suất phổ tần cao cách sử dụng phân tập theo không gian, đa anten đa người dùng  Sử dụng lượng tử hóa miền tần số, chẳng hạn OFDM SCFDE (single carrier frequency domain equalization) đường xuống : để tận dụng thuộc tính chọn lọc tần số kênh mà lượng tử phức tạp So sánh điều khiển công suất LTE WCDMA ta xét góc độ di động chuyển động, mức cơng suất phát UE LTE thấp so với WCDMA ỄS NHAPLIEU (T](n)(x"| Trang chủ ĐKCS LTE So sánh Hướng dẫn ĐIỀU KHIÊN CƠNG SUẨT VỊNG HỞ WCDMA r Thông số ngũ vào Tẩn sô Mliz Khoảng cách to nhà Tôc độ liệu Kbps Độ cao to nhà CPICH_DL_TXpower ■m EB m dBm Độ cao anten BS BB m Nhiêu đường lên dB Độ cao Anten MS m UL_Re quire d_ CI OI dB + LOS Góc Phố ° o NONJjOS Khu vực Hình 4.18: Nhập liệu WCDMA Để so sánh điều khiển công suất LTE WCDMA, ta phải nhập liệu cho WCDMA Ta sử dụng thông số nhau, mơ hình truyền sóng ta sử dụng mơ hình Walfish-Ikegami, với tần số 2120 Mhz, tốc độ 144 kbps Ở LTE người ta sử dụng cơng suất thu tín hiệu tham khảo RSRP để làm tham sô định mức cơng suất phát, WCDMA, người ta sử dụng cơng suất thu mã tín hiệu RSCP để làm tham số đo lường định mức công suất phát Hình 4.19: So sánh điều khiển cơng suất LTE WCDMA Thêm vào đó, LTE sử dụng SC-FDMA đường lên, tín hiệu có tính trực giao, dẫn đến vấn đề gần xa ảnh hưởng khơng phải vấn đề quan trọng cần ý đến WCDMA Vì thế, thay điều khiển cơng suất vòng kín nhanh, LTE sử dụng điều khiển cơng suất vòng kín chậm Ở WCDMA, thực 1500 lệnh 1s, tức khoảng 0.67ms thực lệnh điều khiển, LTE, khoảng thời gian hai lệnh cách khoảng từ 23ms Từ kết mô ta thấy được, mức thu tín hiệu (ở LTE RSRP WCDMA CPICH_RSCP) -118.22 dBm chẳng hạn, WCDMA, UE phát mức công suất lớn mức công suất phát LTE Kỹ thuật điều khiển công suất LTE đơn giản mà hiệu tương đương với WCDMA, ưu điểm LTE 4.3.3 Chuyển giao Ở phần chuyển giao, người thực đề tài mô dạng mơ hình, thơng số giả định để UE định chuyển giao không Đồng thời mô dạng chuyển giao LTE Ở phần mô chuyển giao này, chia thành hai phần : trường hợp chuyển giao thành công trường hợp chuyển giao không thành công Chuyển giao LTE chuyển giao cứng chuyển giao mềm, bao gồm kiểu chuyển giao mạng LTE chuyển giao qua mạng khác Khi RSRP thu cell phục vụ nhỏ RSRP cell kế cận UE thực chuyển giao 4.3.3.1 Trường hợp chun giao thành cơng Hình 4.20: Trường hợp chuyển giao thành công Phần mô thực mô chuyển giao cell, kiểu chuyển giao Ở hình trên, mơ UE chuyển giao từ cell1A qua cell1B, kiểu chuyển giao bên LTE tần số Mức chênh lệch RSRP RSRQ cell để đinh thực chuyển giao trình bày chương Trên hình mức RSRP đo cell1A -99 dB -65 dB, UE nhận thấy mức RSRP thu cell1B lớn chuyển giao thực 4.3.3.2 Trường hợp chuyên giao bị rớt Hình 4.21: Trường hợp chuyển giao bị rớt Chuyển giao thực khơng thành cơng nhiều nguyển nhân Có thể định chuyển giao thực trễ, điều kiện mơi trường Chuyển giao cứng có khuyết điểm cắt trước nối, dễ xảy hiệu ứng ping pong Hiệu ứng ping pong tượng UE bị chuyển giao liên tục vùng phục vụ Do ảnh hưởng môi trường xung quanh, làm cho RSRP thu cell phục vụ UE nhỏ, dẫn đến UE định chuyển giao qua cell khác, lát sau RSRP cell phục vụ trở nên tốt, dẫn đến UE lại chuyển giao lại cell phục vụ ^ Phần mơ trình bày cách tính tốn số trạm cần thiết lắp đặt cho vùng phủ định, đồng thời trình bày chuyển giao điều khiển công suất để tăng thêm hiệu cho việc quy hoạch mạng KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài tìm hiểu LTE, ứng cử viên cho mạng 4G tương lai Hiện chưa có định thức 4G Nhưng với ưu điểm LTE, ứng cử viên sáng giá Người thực đề tài chọn đề tài nhằm nâng cao hiểu biết, đồng thời đề tài mẻ, phù hợp với thực tế Nội dung đồ án tìm hiểu cơng nghệ LTE việc tính tốn áp dụng cho quy hoạch mạng vô tuyến tiền 4G LTE Đồ án thực : Về phần lý thuyết tìm hiểu q trình phát triển hệ thống thơng tin di động, mô tả tổng quan mạng thông tin di động LTE, cơng nghệ tiền 4G Tìm hiểu kỹ thuật sử dụng LTE, chuyển giao, điều khiển công suất, đồng thời so sánh điểm khác biệt LTE WCDMA khía cạnh Về phần mô phỏng, đồ án thực dựa ngôn ngữ VS SQL Server 2005 Nội dung phần mơ bao gồm : tính tốn số trạm cần thiết để lắp đặt cho vùng mà cụ thể tính tốn số trạm cần thiết để lắp đặt cho TP.HCM, đồng thời đồ án thực việc so sánh vùng phủ LTE so với WCDMA, điều khiển công suất, chuyển giao để đảm bảo cho vùng phủ sóng tối ưu Hạn chế đề tài VN chưa tiến hành quy hoạch mạng 4G, thơng số đưa để tính tốn quy hoạch q ít, thông số đưa phần mô dựa vào sách dựa dân số TP.HCM mà khơng tìm thơng số thực tế nhà mạng cung cấp Chưa có đồ truyền sóng thực tế Ở phần chuyển giao thơng số mang tính chất ví dụ để minh họa cho lý thuyết mà chưa tính tốn cụ thể Hướng phát triển đề tài dung lượng vùng phủ sau quy hoạch phân tích cho ơ, tìm đồ truyền sóng thực tế, tìm thơng số cụ thể Có thể áp dụng ASP.NET để hiệu chỉnh kết tính tốn Đồng thời tìm hiểu cách định vị cell để hiệu chỉnh kết Kết luận hướng phát triển đề tài PHẦN C PHỤ LỤC & TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC : CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Từ viết tắt Nghĩa 1G One Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ 2G Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ hai 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ ba 4G Four Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ tư 3GPP Third Generation Patnership Project Dự án hợp tác hệ A ACK Acknowledgement Tín hiệu xác nhận B BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BW Band Width Băng thông C CDMA Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access CAPEX CP Capital Expenditure Cycle Prefix Tiền tố lặp D DL-SCH DL Downlink Share Channel Kênh chia sẻ đường xuống Downlink Hướng xuống E EDGE Enhance Data rates for GSM Evolution E- GSM cải tiến Evolved UMTS Terrestrial UTRAN Tốc độ liệu tăng cường cho mạng Mạng truy nhập vô tuyến cải tiến Radio Access EPC Evolved Packet Core Mạng lõi gói eNodeB NodeB cải tiến Enhance NodeB F FDMA Frequency Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần số Access FDD FrequencyDivisionGhép kênh phân chia theo tần số FEC Duplexing Sửa lỗi hồi tiếp Forward Error Correction G GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu GERAN GSM/EDGE Radio Access GSM/EDGE Mạng truy nhập vô tuyến Network GPRSGeneral Packet Radio Service Dịch vụ gói vơ tuyến thơng dụng GI Guard Interval Khoảng bảo vệ H HSDPA cao High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống tốc độ Access HDTV High Definition Television Tivi có độ phân giải cao HSOPA High Speed OFDM Packet Truy cập gói OFDM tốc độ cao Access HO Handover Chuyển giao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Quản lý thuê bao I ITU InternationalĐơn vị viễn thông quốc tế Telecommunication Union IP Internet Protocol Giao thức internet IMS IP Multimedia Sub-system Hệ thống đa phương tiện sử dụng IP ISI IFFT Inter-Symbol Interference Inverse Fast Fourier TransformNhiễu liên ký tự Biến đổi Fourier ngược L LTE Long Term Evolution M MS Mobile Station Trạm di động BTS Base Station Trạm gốc MIMO Multi Input Multi Output Đa ngõ vào đa ngõ MME Mobility Management Entity Quản lý tính di động MAC Medium Access Control Điều khiển trung nhập trung bình MU- Multi User - MIMO Đa người dung - Đa ngõ vào đa ngõ MIMO MoU Minutes of Using Thời gian sử dụng MCS Modulation Coding Scheme O Kỹ thuật mã hóa điều chế OPEX Operating Expense OFDM Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số trực Division Multiple giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao P PAPR Peak-to-Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh cơng suất trung bình P2P Point to Point Điểm đến điểm PCRF Policyand Charging Rules Function PDSCH Physical Downlink Shared Kênh vật lý chia sẻ đường xuống Channel PUCCH Physical Uplink Control Kênh vật lý điều khiển đường lên Channel PDCCH Physical Downlink Control Kênh vật lý điều khiển đường xuống Channel PBCH Physical Broadcast Channel PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tin nhắn PCH Paging Channel Kênh tin nhắn Kênh vật lý quảng bá Q QoS Quality of Services Chất lượng dịch vụ R RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RB Resource Block Khối tài nguyên RE Resource Element Thành phần tài ngun RSRP Reference Signal Receive Cơng suất thu tín hiệu tham khảo Power RSRQ Reference Signal Receive Chất lượng thu tín hiệu tham khảo Quality RS Reference Signal Tín hiệu tham khảo S SDR Software - Defined Radio SNR Signal to Noise Ratio SC- Phần mềm nhận dạng vô tuyến Tỷ số tín hiệu nhiễu Single Carrier Frequency Đa truy cập phân chia theo tần số trực FDMA Division multiple Access giao đơn sóng mang SMS Short Message Service Tin nhắn ngắn SAE System Architecture Enhance Cấu trúc hệ thống tăng cường SGSNServing GPRS Support Node Nút cung cấp dịch vụ GPRS SU- Single User Multi Input Multi Đơn user-Đa ngõ vào đa ngõ MIMO T Output TDMA Time Division Multiple Đa truy cập phân chia theo thời gian Access TTI Time Transmit Interval Khoảng thời gian phát TDD Time Division DuplexingGhép kênh phân chia theo thời gian TPC Transmit Power Command Lệnh công suất phát U UMB Ultra Mobile Broadband Di động băng rộng mở rộng UL Uplink UTRAN Đường lên UTMS Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Access Networks UTMS Universal Hệ thống thông tin di động Telecommunication Mobile UE System User Equipment Thiết bị người dùng (Di động) V VHE Virtual Home Environment VoIP Voice IP Môi trường nhà ảo Thoại sử dụng IP W WCDMA Wideband Code Division Đa truy cập phân chia theo mã băng Multiple Access rộng WAP Wireless Applicaion protocol Giao thức ứng dụng không dây PHỤ LỤC : HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ••• CHƯƠNG TRÌNH l.Cài đặt chương trình Phần mơ sử dụng cơng cụ Visual Studio 2008 (VS) Microsoft SQL Server 2005 Express Sử dụng VS để viết chương trình tính toán liên kết liệu với SQL Để cài đặt VS ta mua đĩa cài đặt bình thường Đối với SQL ta làm theo bước sau: Yêu cầu phần cứng hệ điều hành sử dụng • Hệ điều hành tối thiểu: Windows 2000 Service Pack 4; Windows Server 2003 Service Pack 1; Windows XP Service Pack • Phần cứng: o Máy tính chip Pentium III 600 MHz trở lên (Cấu hình đề nghị: Chip GHz cao hơn.) o Tối thiểu 192 MB RAM (Cấu hình đề nghị: 512 MB RAM.) o Ồ cứng trống tối thiểu 525 MB Bộ cài đặt: Để cài đặt SQL Server 2005 Express, máy bạn phải có Windows Installer 3.1 trở lên, download địa chỉ: http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=46459 Microsoft Net Framework 2.0 o Hệ điều hành 32bit: http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=55731 o Hệ điều hành 64bit: http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=55734 Bạn phải có file cài đặt SQL Server 2005 Express, download từ địa http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=220549b5-0b074448- 8848-dcc397514b41&displaylang=en SQL Server Management Studio Express : http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=C243A5AE-4BD14E3D-94B8-5A0F62BF7796&displaylang=en Các thành phần có tên file cài đặt là: WindowsInstaller-KB893803-v2-x86.exe: Windows Installer 3.1 dotnetfx.exe: Microsoft Net Framework 2.0 SQLEXPR.EXE: SQL Server 2005 Express SQLServer2005_SSMSEE.msi: Công cụ quản lý SQL Server Management Studio Express Khi đăng nhập chọn Windows Authentication SQL Server Authentication Nếu chọn SQL Server Authentication phải nhập password Password thiết lập trình cài đặt SQL Server 2005 Express Edition Nếu trình cài đặt SQL Server 2005 Express Edition không cho phép SQL Server kích hoạt khởi động máy, bấm nút Connect gây lỗi Để khắc phục vào Start->Run đánh services.msc->Enter Tìm service SQL Server (SQLExpress), double click comboxbox Startup type chọn Automatic -> Apply - >Start -> OK Tạo bảng liệu Để chạy chương trình mơ đồ án, cần phải tạo bảng liệu SQL sau : Quy hoạch vùng phủ TÊN BẢNG : LTERcell_RLB ( Rb,[Suyhao(UL)],[Suyhao(DL)], [Rcell(UL)(m)],[Rcell(DL)(m)],[Dt(UL)(m2)],[Dt(DL)(m2)],[Số BS(UL)],[Số BS(DL)],[Số BS tổng]) Quy hoạch dung lượng TÊN BẢNG : THROUGHPUT ([Throughput],[số BS Q1],[số BS Q2],[số BS Q3],[số BS Q4],[số BS Q5],[số BS Q6],[số BS Q7],[số BS Q8],[số BS Q9],[số BS Q10],[số BS Q11],[số BS Q12],[số BS QTân Bình],[số BS QBình Thạnh],[số BS QPhú Nhuận],[số BS QThủ Đức],[số BS QNhà Bè],[số BS QBình Chánh],[số BS QGò Vấp],[số BS QCần Giờ],[số BS QBình Tân],[số BS QHóc Mơn],[số BS QTân Phú],[số BS QCủ Chi],[Số BS tổng] So sánh LTE WCDMA TÊN BẢNG : SSRcell_RLB ( Rb,[Suyhao(LTE)],[Rcell(LTE)(m)],[Dt(LTE)(m2)],[Suyhao(WCDMA)], [Rcen( WCDMA)(m)],[Dt(WCDMA)(m2)]) Điều khiển công suất *TÊN BẢNG : DKCSVH1 (MS,[R(m)],[P0(dBm)],[PUSCH_TX(dBm)],[Pathloss(dB)],[RSRP(dBm)], [UE_TX (dBm)],[Pmax_UE(dBm)]) *TÊN BẢNG : DKCSVHLTE (MSLTE,[R(m)LTE],[P0(dBm)LTE],[PUSCH_TX(dBm)LTE],[Pathloss(dB)LTE], [RSRP(dBm)LTE],[UE_TX(dBm)LTE],[Pmax_UE(dBm)LTE]) *TÊN BẢNG :DKCSVHW (MSW, [R(mW)], [CPICH_TX(dBm)W],[Pathloss(dB)W], [Nhieu_UL(dB)W],Hangs o_KW, [CPICH_RSCP(dBm)W],[UE_TX(dBm)W]) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Harri Holma and Antti Toskala both of Nokia Siemens Netwworks, Filand;LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access; John Wiley & Sons, Ltd [2] Harri Holma andAntti Toskala both of Nokia, Filand;WCDMA for UMTS- HSPA Evolution andLTE; John Wiley & Sons, Ltd 2007 [3] Stefania Sesia, Issam Toufik and Matthew Baker; LTE-The UMTS Long Term Evolution : From Theory to Practice; 2009 John Wiley & Sons, Ltd [4] FAROOQ KHAN Telecom R&D Center Samsung Telecommunications, America; LTE for 4G Mobile Broadband Air Interface Technologies and performance; Cambridge University Press(tham khảo cho phần băng thơng cấu hình băng thơng kênh truyền) [5] Vijay K.Garg; IS-95 CDMA and CDMA 2000 cellular/PCS systems implementation; Prentice hall PTR, Upper saddle river NT07458,2000 [6] Christian Mehlf uhrer, Martin Wrulich, Josep Colom Ikuno, Dagmar Bosanska, Markus Rupp; SIMULATING THE LONG TERM EVOLUTION PHYSICAL LAYER; Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering Vienna University of Technology;Gusshausstrasse 25/389, A-1040 Vienna, Austria [7] R1-074850;Ericsson;Uplink Power Control for E-UTRA-Range and Representation of P0; 3GPP TSG-RAN WG1 #51;Jeju, Korea, November 05¬09,2007 [8] Bilal Muhammad; Closed loop power control for LTE uplink; Blekinge Institute of Technology School of Engineering; November 2008 [9] Abdul Basit, Syed; Dimensioning of LTE Network;Helsinki University [10] User Equipment (UE) radio transmission and reception(FDD) (Release 7) [11] http://khudothimoi.com/dulieu/ban-do-quv-hoach/350-ban-do-cac-quantphcm.html [12] http://en.wikipedia.org/wiki/4G (tham khảo cho chương 1) [13] http://www.thongtincongnghe.com/article/3121 (tham khảo cho chương 1) [14] http://www.3gpp.org/LTE (tham khảo cho thông số lớp vật lý LTE) [15] 3GPP Long-Term Evolution / System Architecture Evolution Overview September 2006; Alcatel (tham khảo cho chương 1) [16] 3G long-term evolution;Dr Erik Dahlman Expert Radio Access Technologies, Ericsson Research [17] Philip Solis Practice Director, Wireless Connectivity Aditya Kaul Senior Analyst, Mobile Networks Nadine Manjaro Associate Analyst Jake Saunders Vice President, Forecasting; Prospects for HSPA, LTE, and WiMAX; ABI research (tham khảo cho phần so sánh LTE WiMAX) [18] Giáo trình Lộ trình phát triển thơng tin di động 3G lên 4G, TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất Thông tin truyền thông [19] Xiupei Zhang, Jangsu Kim, and Heung-Gyoon Ryu; Multi-Access Interference in LTE Uplink with Multiple Carrier Frequency Offsets; Department of Electronic Engineering, Chungbuk National University, Cheong Ju, Korea 316¬763; 2009 IEEE ... hiểu 2.2 Cấu trúc LTE [1] Hình cho ta thấy khác cấu trúc UTMS LTE Song song với truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cải tiến lên cấu trúc tầng SAE Cấu trúc thiết kế để tối ưu hiệu suất mạng, cải... thống di động 4G LTE :các đặc điểm kỹ thuật, so sánh LTE với WiMAX, cấu trúc mạng 4G LTE nào, liên kết với mạng khác sao, kênh sử dụng E-UTRAN, kỹ thuật sử dụngcho đường lên, đường xuống LTE, đồng... nhiễu liên cell Nhưng LTE : tính trực giao nên can nhiễu cell khơng xét đến giảm can nhiễu inter-cell tái sử dụng cục bộ, thêm anten triệt can nhiễu   CHƯƠNG CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN