PHẦN I. MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Hiện nay, công nghệ thông tin được xem là một ngành mũi nhọn của các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia phát triển, tiến hành công nghiệp hoá và hiện đại hoá như nước ta. Sự bùng nổ thông tin và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật số, yêu cầu muốn phát triển thì phải tin học hoá vào tất cả các ngành lĩnh vực. Khi các ngành công nghiệp đang trên đà phát triển thì công nghiệp thông tin cũng đã và đang phát triển theo từng ngày với nhiều công nghệ mới. Sự phát triển công nghệ theo xu hướng IP hóa và tích hợp các công nghệ mới. Trong những năm vừa qua mạng thông tin thế hệ thứ tư ra đời mang lại cho người sử dụng nhiều tiện ích như chức năng quản lý dịch vụ QoS,… nhưng nó cũng có một số nhược điểm như tốc độ truyền dữ liệu tối đa trong điều kiện lý tưởng đạt tới 1-1,5 Gbit/s cho nên rất khó cho việc download các loại file dữ liệu có dung lương lớn hơn, khả năng đáp ứng thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, tính mở của mạng chưa cao và khả năng tích hợp các mạng khác chưa tốt,…. Hiện tại mạng 4G có độ trễ 40ms đến 60ms dẫn đến những khó chịu cho người sử dụng cần độ phản hồi nhanh. Mặt khác dung lượng của 4G vẫn chưa đáp ứng với phát trực tuyến video có độ phân giải 4K hoặc thậm chí 8K. Do vậy phải có mạng di động mới để khắc phục những những nhược điểm này. Từ đó, người ta đã bắt đầu nghiên cứu mạng di động mới có tên gọi là hệ thống mạng di động 5G.Việc nghiên cứu công nghệ mới giúp ta nắm bắt được xu hướng của các công nghệ hiện nay để đáp ứng các nhu cầu thị trường trong tương lai. Do vậy em chọn đề tài "Tìm hiểu mạng 5G tại Việt Nam" để làm đề tài cho bài báo cáo tốt nghiệp. II. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu công nghệ truyền thông mạng 5G. - Tìm hiểu về sự phát triển và ứng dụng của mạng 5G tại Việt Nam. - Một số giải pháp đề xuất để triển khai mạng 5G tại Việt Nam. III. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: - Thu thập, phân tích, tổng hợp các thế hệ mạng của hệ thống thông tin di động - Thu thập, phân tích, nghiên cứu kiến trúc mạng 5G - Tìm hiểu các ứng dụng và công cuộc triển khai mạng 5G IV. Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan về hệ thống thông tin di động - Nghiên cứu công nghệ truyền thông mạng 5G - Tìm hiểu các ứng dụng và công cuộc triển khai mạng 5G
MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .3 PHẦN I MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục tiêu nghiên cứu .4 III Phương pháp nghiên cứu .5 IV Nội dung nghiên cứu .5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP .6 Chức năng, nhiệm vụ trung tâm .6 Cơ sở vật chất nguồn vốn tài liệu .7 Định hướng phát triển II Giới thiệu chung hệ thống thông tin di động 2.1.Lịch sử đời phát triển Phân loại hệ thống thông tin di động .11 III Một số hệ mạng di động 14 1.Hệ thống thông tin di động hệ 1G (First Generation) 16 2.Hệ thống thông tin di động hệ 2G (Second Generation) 19 3.Hệ thống thông tin di động hệ 3G (Third Generation) .20 Hệ thống thông tin di động 4G 21 Kết luận chương I 24 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 5G 25 I Giới thiệu chung mạng di động 5G 25 II Công nghệ 5G .31 2.1.Cloud Computing ( điện toán đám mây) .31 2.1.2.Nền tảng 33 2.1.3.Cơ sở hạ tầng 33 2.2.All IP Network 33 2.3.Nano technology 34 III Các kỹ thuật then chốt mạng di động 5G 35 Một số tiêu chuẩn cho mạng 5G 35 Các đặc trưng mạng hệ thứ (5G): 35 Kỹ thuật đa anten MIMO 38 Truyền thông hợp tác .39 Sử dụng điều chế mã hóa thích ứng (AMC - Adaptation and Modulation Coding) 41 Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM .41 Kỹ thuật song cơng tồn phần .43 Thiết bị đến thiết bị (D2D) 44 Cơng nghệ sóng milimet 45 10 Hệ thống mạng tự tổ chức (SON) 47 11 Hệ thống Vô tuyến nhận thức 47 Kết Luận Chương II 48 PHẦN III KẾT LUẬN .49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho phép em gửi lời cảm ơn đến TS Trần Văn Cường, bận rộn công việc thầy quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn, bảo tận tình giúp em hồn thành báo cáo Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật - Công Nghệ Thông Tin trường Đại học Quảng Bình kiến thức mà q Thầy Cơ truyền đạt cho em suốt trình học tập trường Xin chân thành cảm ơn bạn lớp đại học CNTT K57 bên cạnh, động viên, khuyến khích em suốt thời gian học tập thực đề tài Cuối cùng, em xin gửi đến gia đình, từ hỗ trợ động viên từ phía gia đình mà em n tâm học tập tốt hoàn thành báo cáo Xin chân thành cảm ơn! Đồng Hới, tháng năm 2019 Sinh viên thực Bea Sengbounpheng PHẦN I MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Hiện nay, công nghệ thông tin xem ngành mũi nhọn quốc gia, đặc biệt quốc gia phát triển, tiến hành cơng nghiệp hố đại hố nước ta Sự bùng nổ thông tin phát triển mạnh mẽ công nghệ kỹ thuật số, yêu cầu muốn phát triển phải tin học hố vào tất ngành lĩnh vực Khi ngành công nghiệp đà phát triển cơng nghiệp thơng tin phát triển theo ngày với nhiều công nghệ Sự phát triển công nghệ theo xu hướng IP hóa tích hợp cơng nghệ Trong năm vừa qua mạng thông tin hệ thứ tư đời mang lại cho người sử dụng nhiều tiện ích chức quản lý dịch vụ QoS,… có số nhược điểm tốc độ truyền liệu tối đa điều kiện lý tưởng đạt tới 1-1,5 Gbit/s khó cho việc download loại file liệu có dung lương lớn hơn, khả đáp ứng thời gian thực hội nghị truyền hình chưa cao, chưa đáp ứng yêu cầu ngày cao người dùng, tính mở mạng chưa cao khả tích hợp mạng khác chưa tốt,… Hiện mạng 4G có độ trễ 40ms đến 60ms dẫn đến khó chịu cho người sử dụng cần độ phản hồi nhanh Mặt khác dung lượng 4G chưa đáp ứng với phát trực tuyến video có độ phân giải 4K chí 8K Do phải có mạng di động để khắc phục những nhược điểm Từ đó, người ta bắt đầu nghiên cứu mạng di động có tên gọi hệ thống mạng di động 5G.Việc nghiên cứu công nghệ giúp ta nắm bắt xu hướng công nghệ để đáp ứng nhu cầu thị trường tương lai Do em chọn đề tài "Tìm hiểu mạng 5G Việt Nam" để làm đề tài cho báo cáo tốt nghiệp II Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu cơng nghệ truyền thơng mạng 5G - Tìm hiểu phát triển ứng dụng mạng 5G Việt Nam - Một số giải pháp đề xuất để triển khai mạng 5G Việt Nam III Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: - Thu thập, phân tích, tổng hợp hệ mạng hệ thống thơng tin di động - Thu thập, phân tích, nghiên cứu kiến trúc mạng 5G - Tìm hiểu ứng dụng công triển khai mạng 5G IV Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan hệ thống thông tin di động - Nghiên cứu công nghệ truyền thơng mạng 5G - Tìm hiểu ứng dụng công triển khai mạng 5G CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ THỰC TẬP Tên đơn vị: Trung tâm Học liệu - Trường Đại học Quảng Bình Địa chỉ: 312 Lý Thường Kiệt - Bắc lý - Đồng Hới - Quảng Bình Điện thoại: 052 3819779; 0232.838777 Email: trungtamhoclieuqbu@gmail.com; LRC@qbu.edu.vn Trung tâm Học liệu Trường Đại học Quảng Bình thành lập ngày 27/3/2013 sở Thư viện Trường ĐHQB Trung tâm hoạt động lĩnh vực thơng tin thư viện, có nhiệm vụ phục vụ hoạt động giảng dạy, học tập, đào tạo, nghiên cứu khoa học; triển khai ứng dụng tiến khoa học công nghệ quản lý; tổ chức thực chương trình đào tạo đại học, đại học, liên kết đào tạo ngành khoa học Thông tin Thư viện, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học ngành Thơng tin Thư viện… góp phần quan trọng để nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực; đồng thời địa điểm tổ chức Hội thảo, Hội nghị nước quốc tế Trường Đại học Quảng Bình Trung tâm có Phòng đọc với 12.000 đầu sách, phòng tự nghiên tiện nghi thống mát; phòng đọc điện tử với 150 máy tính tốc độ cao; phòng Lab, phòng nghe nhìn có hệ thống máy tính cấu hình mạnh, liệu băng đĩa, đồ vẽ sử dụng thuận tiện Trung tâm có phòng để phục vụ hội thảo, hội nghị với phương tiện đại; ứng dụng chụp, scan dịch vụ khác đảm bảo điều kiện tốt cho giảng dạy, học tập nghiên cứu Chức năng, nhiệm vụ trung tâm Chức Trung tâm: - Là đơn vị nghiệp hoạt động lĩnh vực Thông tin Thư viện; Phục vụ hoạt động giảng dạy, học tập, đào tạo, nghiên cứu khoa học triển khai ứng dụng tiến khoa học công nghệ thông qua việc sử dụng, khai thác loại tài liệu có thư viện - Là sở đào tạo, tổ chức thực chương trình đào tạo đại học, đại học, liên kết đào tạo ngành khoa học Thông tin Thư viện, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học ngành Thông tin Thư viện Nhiệm vụ Trung tâm: - Tổ chức hoạt động phát triển nghiệp thông tin, thư viện Nhà trường - Tổ chức hoạt động đào tạo, bồi dưỡng nghiên cứu khoa học ngành Thông tin-Thư viện - Tổ chức xếp, quản lý nhân sự, công tác nghiệp vụ, chuyên môn Trung tâm; quản lý, kiểm kê định kỳ vốn tài liệu, sở vật chất kỹ thuật tài sản khác; tiến hành lý tài liệu, thiết bị lạc hậu, cũ nát theo quy định Nhà nước quy định Trường Đại học Quảng Bình - Tổ chức hoạt động tuyên truyền, quảng bá hình ảnh, sản phẩm, dịch vụ thông tin thư viện Trung tâm - Tổ chức thực dịch vụ có thu theo quy định Nhà nước nhằm đảm bảo phần kinh phí đơn vị - Thực nhiệm vụ khác Hiệu trưởng trường Đại học Quảng Bình giao Cơ sở vật chất nguồn vốn tài liệu Sơ đồ: Các phòng phục vụ gồm: - Phòng đọc mượn tài liệu: 05 - Phòng Lab, phòng máy tính: 02 - Phòng Hội thảo, chuyên đề: 03 - Phòng nghiên cứu GV; SV: 02 * Các phòng tự học, tự nghiên cứu, học nhóm, đa phương tiện, Phòng Truyền thống dịch vụ khác… Nguồn tài nguyên: - Tổng số lượng sách: 98.497 (bản), 12.550 (đầu sách) Trong : Sách Tiếng Việt: 94.092 bản; Sách ngoại văn: 4.405 bản; Khóa luận, luận văn tốt nghiệp: 600 cuốn; Đĩa CD/CD-ROM: 115 đĩa PHỊNG ĐỌC Phòng đọc Phòng đọc LOẠI TÀI LIỆU Tài liệu đọc chỗ gồm: Báo, tạp chí; Luận văn, luận án, đồ án, khóa luận, tiểu luận KHPL: 000-400 Bao gồm tài liệu: Tin học thông tin tác phẩm tổng quát; Triết học; Tôn giáo; Khoa học SỐ LƯỢNG BẢN 740 36.155 xã hội; Ngơn ngữ (Tiếng Việt) KHPL: 500-600 Phòng đọc Bao gồm tài liệu: Khoa học tự nhiên tốn 32.240 học; Cơng nghệ (Khoa học ứng dụng) Phòng đọc ngoại văn Phòng đọc Bao gồm tài liệu: Tiếng Anh; Tiếng Pháp; 4.914 Tiếng Trung; Tiếng Nhật; Đĩa CD KHPL: 700-900 Phòng đọc Bao gồm tài liệu: Nghệ thuật; Mĩ thuật; Giải trí; Văn học; Lịch sử; Địa lý Tổng: - Nguồn tài liệu số: Tài liệu nội sinh (DSPACE): 1000 file 24.448 98.497 Nguồn sở liệu khác: Thư viện số: Tài liệu.VN; Proqest: Cục Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia Định hướng phát triển Chiến lược phát triển Trung tâm Học liệu Trường Đại học Quảng Bình tổ chức xây dựng theo mơ hình Trung tâm thông tin điện tử đại; trọng xây dựng hệ thống Thông tin-Thư viện, tăng cường bổ sung nguồn lực tài nguyên số, máy tính, hệ thống mạng Internet; liên kết với Thư viện sốtrong ngồi nước; tổ chức hoạt động khích lệ đọc sách; dần hoàn thiện sở vật chất, trang thiết bị Bên cạnh dịch vụ thư viện truyền thống, Trung tâm Học liệu khơng gi an học tập yên tĩnh, rộng rãi; Phòng Hội thảo, học nhóm, đa phương tiện dịch vụ tìm tin theo nhu cầu, xây dựng tài nguyên điện tử v.v… Hy vọng Trung tâm Học liệu điểm đến tin cậy bạn đọc Giảng viên, Sinh viên trường Đại học Quảng Bình bạn đọc đơn vị, quan toàn tỉnh II Giới thiệu chung hệ thống thông tin di động 2.1.Lịch sử đời phát triển Ở cuối kỷ thứ 19 Marconi thơng tin vơ tuyến liên lạc cự ly xa, máy phát máy thu có khả liên lạc di động với Nhưng thời người ta liên lạc chủ yếu điện báo Morse Trong năm 1895, hệ thống thông tin liên lạc không dây hệ thống phát triển nhanh thông tin liên lạc thời xưa Nó sử dụng dịch vụ băng thông rộng di động Các khái niệm hệ thống di động phát triển nhà nghiên cứu Phòng thí nghiệm AT & T Bell để giải vấn đề công suất hệ thống thông tin di động đầu Trái ngược với thông tin di động: Đầu tiên hệ thống, mà có trạm trung tâm (BS) bao phủ toàn vùng phủ sóng khu vực, hệ thống tế bào phân chia vùng phủ sóng vào tế bào khơng chồng chéo hoạt động với BS riêng Bằng cách khai thác thực tế sức mạnh tín hiệu truyền với khoảng cách, tần số tương tự tái sử dụng tiểu tế bào mà không cần giới thiệu nhiễu liên cell nặng.như hệ quả, khả làm tăng đáng kể việc sử dụng gói phổ tần số Đến năm 1928 sở cảnh sát Bayone – Mỹ bắt đầu triển khai mạng vô tuyến truyền Do mạng vô tuyến truyền nên máy di động tốn nguồn cồng kềnh đặt ô tô để liên lạc trạmgốc BS trung tâm Chất lượng liên lạc lại đặc điểm địa hình truyền sóng di động phức tạp mà máy gồm 10 đèn điện tử thực chức tối thiểu Hệ thống điện thoại cố định phát triển nhanh hình thành mạng PSTN ( Public Switching Telephone Network) song suốt thời gian dài vô tuyến di động không phát triển hạn chế công nghệ Mạng PSTN bao gồm đường dây điện thoại, cáp quang, truyền dẫn vi ba liên kết, mạng di động, vệ tinh thông tin liên lạc, dây cáp điện thoại đáy biển, tất kết nối với trung tâm chuyển mạch, cho phép hầu hết máy điện thoại để liên lạc với Ban đầu mạng lưới đường dây cố định tương tự hệ thống thoại Mạng PSTN gần hoàn toàn kỹ thuật số mạng lõi bao gồm điện thoại di động mạng khác, điện thoại cố định Trong năm 1947 Bell Labs cho ý tưởng mạng điện thoại di động tế bào: Các máy động tự chuyển vùng từ vùng tế bào sang vùng tế bào khác Các tế bào thiết kế nhằm phủ kín vùng phủ sóng ( vùng địa lý cung cấp dịch vụ di động), kết nối thành mạng thông qua chuyển mạch tổng đài động bố trí trung tâm vùng Những người sử dụng di động di chuyển vùng phủ sóng trạm gốc (Base station) 10 5G không đơn giản tăng tốc độ dung lượng mà trí thơng minh nhân tạo toàn mạng lưới cho phép thiết bị hệ thống mạng liên lạc với hiệu hơn, truyền liệu thông tin âm thanh, hình ảnh nhanh chia sẻ tài nguyên điện toán Các thiết bị hệ thống mạng cần phải hoạt động để tạo trí tuệ phục vụ thơng minh 5G làm thiết bị cảm biến ngày nhỏ thông minh hơn: Các thiết bị thay đổi kích thước, hình dáng, chức khả điện toán đường tiến đến công nghệ mạng 5G Các hệ thống mạng thiết bị cần phải xử lý kết nối cách thơng minh người dùng di chuyển trong, ngồi vùng phủ sóng, phải có khả hạn chế tín hiệu gây nhiễu từ điện thoại di động bên cạnh Hệ thống mạng thiết bị đảm nhận vai trò to lớn việc chia sẻ thông tin ngữ cảnh, tạo hội phát triển ứng dụng hệ video, lướt web, chơi game ứng dụng tích hợp tảng đám mây Hệ thống mạng ngày phải linh hoạt, hiệu có khả mở rộng để đáp ứng gia tăng nhanh chóng mặt số lượng chủng loại thiết bị kết nối mạng thời đại Internet vạn vật (Internet of Things), kể 36 thiết bị công nghệ đeo người dịch vụ đem lại cho người dùng trải nghiệm 3D thật Điều đòi hỏi mạng lưới không dây rộng lớn hiệu cao 5G thành thực: Intel phát triển khả truy cập vô tuyến không dây công nghệ xử lý thiết bị cho thiết bị máy tính cá nhân, điện thoại thơng minh, máy tính bảng, thiết bị công nghệ đeo cá nhân, cảm biến thiết bị kết nối mạng tương lai khác Một phần nỗ lực này, Intel tạo tảng mở, có mục đích chung cho nhà vận hành mạng Intel đầu tư vào việc cải tiến hệ thống mạng theo lĩnh vực là: phát triển mã nguồn tiêu chuẩn mở, tạo tảng mạng lưới mở, xây dựng hệ sinh thái mở tảng Intel đẩy mạnh thí nghiệm triển khai Để đẩy mạnh triển khai tương lai, Intel làm việc với công ty hàng đầu ngành ý tưởng đề án kinh doanh để định hình hệ thống mạng thiết bị tương lai Để đạt mục đích này, Intel mắt Intel® Network Builders Accelerator, bước kế hoạch Intel hợp tác với công ty thuộc lĩnh vực hệ thống mạng để thúc đẩy cải tiến hệ sinh thái thông qua việc kết hợp hoạt động phát triển thị trường khoản đầu tư Intel Capital vào cơng ty chiến lược có khả tạo bước ngoặt nằm chương trình Intel® Network Builders Hiện nay, Intel thành viên dự án nghiên cứu thuộc phần 5G Public Private Partnership (5G-PPP)* chương trình Horizon2020* Intel thành viên điều phối dự án dự án Flex5GWare*, dự án Horizon2020, với tham gia 17 tổ chức ngành lĩnh vực giáo dục để thực nghiên cứu yếu tố cốt lõi 5G nhằm tạo tảng thông tin liên lạc linh hoạt có khả tái cấu hình cho dịch vụ di động ứng dụng di động 5G Kỹ thuật đa anten MIMO 37 Ða anten tên chung cho cho tập hợp kỹ thuật dựa việc sử dụng nhiều anten phía thu/phía phát, nhiều kết hợp với kỹ thuật xử lý tín hiệu, thường gọi MIMO Kỹ thuật đa anten sử dụng để nâng cao hiệu hệ thống, bao gồm làm tăng dung luợng hệ thống (số nguời dùng ô tăng) tăng vùng phủ(mở rộng ô) cung nhu làm tăng khả cung cấp dịch vụ Kỹ thuật đa anten mang lại lợi ích khác phụ thuộc vào mục đích khác nhau: Nhiều anten phát/ thu duợc sử dụng để phân tập, chống lại fading kênh vô tuyến Trong trường hợp này, kênh khác anten khác có độ tương quan thấp Ðể đạt điều khoảng cách anten phải đủ lớn (phân tập không gian) sử dụng anten có phân cực khác (phân tập phân cực) Nhiều anten phát/thu sử dụng để ‘định hình’ cho búp sóng anten tổng (búp sóng phía phát búp sóng phía thu) theo cách Ví dụ, tối đa hóa độ lợi anten theo huớng thu/phát định để triệt nhiễu lấn át tín hiệu Kỹ thuật tạo búp sóng dựa độ tương quan cao thấp anten Ðộ khả dụng đa anten phát thu đuợc sử dụng để tạo nhiều kênh truyền song song thông qua giao diên vô tuyến Ðiều mang lại khả nang tận dụng băng thông mà không cần giảm thông tin với cơng suất Nói cách khác khả cho tốc độ liệu cao với băng tần hạn chế mà không cần thu hẹp vùng phủ Ta gọi kỹ thuật ghép kênh khơng gian Mục đích sử dụng anten thông minh để làm tăng dung lương cách truyền tập trung tín hiệu vơ tuyến tăng dung lương tức tăng việc dùng lại tần số Nó thành phần quan trọng mạng 5G Một hệ thống anten thông minh có đặc tính lợi ích như: Đặc tính Lợi ích 38 Độ lợi tín hiệu: Tín hiệu đưa vào Vùng phủ tốt hơn: Việc tập trung từ nhiều anten sau đo kết hợp lại lượng gửi tế bào làm để tối ưu cơng suất có sẵn nhằm thiết tăng vùng phủ trạm gốc Thời gian lập mức vùng phủ cho dùng pin lâu yêu cầu công suất tiêu thụ thấp Phân tập không gian: Thông tin Loại bỏ thành phần đa đường: Cho tập hợp từ mảng anten dùng để phép truyền với tốc độ bit cao mà tối thiểu fading tác động không cần dùng cân làm truyền đa đường không mong muốn giảm tác động trả trễ kênh Hiệu cơng suất: Kết hợp ngõ Chi phí giảm: Chi phí giảm cho vào đến nhiều thiết bị để tối ưu tăng khuếch đại công suất, độ tin cao ích xử lý có sẵn đường xuống Sự loại bỏ nhiễu: Anten pattern Tăng dung lượng:Việc điều khiển chất loại bỏ nguồn nhiễu đồng kênh, cải lương null tín hiệu xác thiện tỷ số tín hiệu nhiễu tín giảm nhiễu kết hợp với việc sử dụng lại hiệu thu tần số làm tăng dung lượng mạng Kỹ thuật thích nghi (như đa truy cập phân chia theo không gian) hỗ trợ việc sử dụng lại tần số tế bào Bảng 2.1 Đặc điểm anten thông minh Truyền thông hợp tác Trong thực tế thiết bị di động thường có kích thước nhỏ, có một vài anten đặt gần khơng thể riêng rẽ tạo thành phân tập không gian Tuy vậy, thiết bị di động nhận liệu từ thiết bị di động khác, truyền liệu với liệu thân tạo nhiều đường truyền khác từ nút nguồn tới nút đích Mặc khác kênh truyền fading thiết bị di dộng khác độc lập thống kê với nhau, nên việc đạt phân tập khơng gian hồn tồn khả thi Việc truyền nhiều tín hiệu nhiều kênh khác dựa vào nút mạng tạo nên 39 phân tập, góp phần chống lại ảnh huởng fading, nâng cao chất lương kênh truyền Truyền thông hơp tác dựa ý tưởng trên, nút mạng tạo phân tập không gian phương thức hay gọi hệ thống anten phân tập không gian “ảo” (hay hệ thống MIMO ảo) Có nghia thiết bị di động có anten, chúng “chia sẻ” anten với thiết bị khác để tạo thành hệ thống anten phân tập khơng gian Khi dó, liệu nguời dùng (user) truyền không thiết bị người mà truyền thiết bị di động khác Vì phía thu tín hiệu nhận có độ tin cậy cao so với việc nhận diện tín hiệu từ đường truyền Nếu so với việc triển khai kỹ thuật MIMO truyền thống truyền thơng hợp tác không cần phải quan tâm đến vấn đề tích hợp nhiều anten vào thiết bị di động, giúp giảm chi phí, kích thước thiết bị phức tạp công nghệ phần cứng Nhờ vậy, ứng dụng truyền thông hợp tác vào mạng vô tuyến mạng thông tin di động hứa hẹn Hình 1.1: Sự khác biệt mơ hình ờiiyền thơng trực tiếp tryền thơng hợp tác, mở rộng phạmvi truyền chuyển tiếp hợp tác 40 Sử dụng điều chế mã hóa thích ứng (AMC - Adaptation and Modulation Coding) Với kỹ thuật này, tỉ lệ mã hóa q trình điều chế thích ứng theo cách liên tục chất lượng kênh thay cho việc điều chỉnh công suất Trong việc truyền dẫn, sử dụng nhiều mã Walsh q trình thích ứng liên kết.Việc kết hợp kỹ thuật thích ứng liên kết góp phần thay hồn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên truyền dẫn vô tuyến không dây tốc độ cao Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM OFDM trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế FDM -Mỗi sóng mang dạng sóng hình since mang biên độ pha thay đổi khoảng độ dài symbol T, 66.7s (trong miền tần số hàm sinx/x) -Khoảng cách sóng mang lân cận gọi khoảng sóng mang f f = 1/T sóng mang chồng lấn miền tần số đáp ứng đỉnh sóng mang trùng với thời điểm sóng mang khác Hình 2.5.Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM Vì máy đầu cuối lấy mẫu sóng mang đo kiểm biên độ, pha sóng mang để khơi phục liệu mà khơng sợ bị ảnh hưởng sóng mang khác thực tế sóng mang gần phát đồng thời Các sóng mang gọi trực giao với 41 Tín hiệu gửi chia thành sóng mang nhỏ, sóng mang tín hiệu băng hẹp tránh hiệu ứng đa đường Vì tạo nên khoảng bảo vệ đểchen tín hiệu OFDM Hình 2.6.Phổ tín hiệu OFDM với sóng mang Trong sóng mang phụ trực giao với Do phổ tính hiệu sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên mà phía thu khơi phục lại tín hiệu ban đầu Nhờ có chồng lấn phổ tín hiệu giúp cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường.OFDMcũng tạo nên độ lợi phân tập tần số, cải thiện hiệu lớp vật lý.Nó sử dụng nhiều hệ thống có dây khơng dây ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), DVB (Digital Video Broadcasting) WLAN (Wireless Local Area Network) OFDM tiết kiệm băng thông, phù hợp cho việc thiết kế băng rộng, loại bỏ hoàn toàn hiên tượng giao thoa kí hiệu, giúp cho phức tạp thấp cân trường hợp chậm trễ lây lan so với hệ thống đơn sóng mang Tuy nhiên đường bao biên độ tín hiệu phát lại khơng phẳng, làm cho gây méo phi tuyến cho khuếch đại công suất máy thu máy phát 42 Hình 2.7 Tiết kiệm băng thơng sử dụng OFDM Ngồi ra, cơng nghệ LTE sử dụng kỹ thuật OFDM việc truy cập đường xuống có ưu điểm sau: - Kỹ thuật OFDM giúp loại bỏ tượng xuyên nhiễu ký hiệu ISI độ dài chuỗi bảo vệ lớn độ trễ truyền dẫn lớn kênh truyền - Tối ưu hiệu phổ tần cho phép chồng phổ sóng mang - Cấu trúc máy thu đơn giản - OFDM thích hợp cho việc thiết kế hệ thống thơng tin truyền dẫn băng rộng ( hệ thống có tốc độ truyền dẫn cao) - Tương thích với anten tiên tiến thu Kỹ thuật OFDMA kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao Kỹ thuật chia băng tần thành băng con, băng sóng mang con.OFDMA kỹ thuật đa truy nhập vào kênh truyền OFDM cải tiến OFDM Nhưng khác với OFDM chỗ OFDMA trạm thuê bao không sử dụng tồn khơng gian sóng mang khơng gian sóng mang chia cho nhiều thuê bao sử dụng lúc Khi mà trạm thuê bao khơng sử dụng hết khơng gian sóng mang tất công suất phát trạm gốc tập trung vào số sóng mang sử dụng.Kỹ thuật sử dụng cho đường lên công nghệ LTE Kỹ thuật song cơng tồn phần Nếu tín hiệu đồng thời chạy theo hai hướng, kênh truyền thơng gọi song cơng tồn phần (full-duplex) Mạng điện thoại hữu tuyến hay điện thoại di động hệ thống song cơng tồn phần, cho phép hai người tham gia điện thoại nghe nói lúc Điện đài hai chiều thiết kế thành hệ thống song cơng tồn phần, gửi nhận hai tần số khác nhau.Song cơng sử dụng tần số khác máy khơng tín hiệu phát thu nhiễu lẫn 43 Hình: song cơng tồn phần Thiết bị đến thiết bị (D2D) Thiết bị đến thiết bị (D2D) truyền thông đề cập đến thông tin liên lạc người sử dụng mạng di động mà không cần trạm gốc (BS) can thiệp giảm can thiệp BS Trong kiến trúc di động thông thường bao gồm kết nối từ trạm gốc cho thiết bị sử dụng, hệ thống 5G dựa vào kiến trúc hai tầng gồm tầng macrocell cho trạm sở để thiết bị liên lạc, tầng thiết bị thứ hai cho thiết bị đến thiết bị (D2D) thông tin liên lạc kiến trúc lai thiết kế di động quảng cáo hoc thơng thường kiến trúc D2D vạch ba thách thức kỹ thuật D2D, cụ thể là, an ninh, quản lý can thiệp, phân bổ nguồn lực Quan sát trạm sở (nhà điều hành) tham gia vào hai mẫu thiết kế đầu tiên, thực tế thiết kế thứ tư quảng cáo hoc kết nối hoàn tồn (tức là, khơng đòi hỏi phải có mạng di động) Thách thức kỹ thuật an ninh Các bên gửi nhận liệu phải đảm bảo liệu họ truy cập để chuyển tiếp, tiếp sức phải đảm bảo liệu xử lý lành tính Các tác giả phân biệt thiết kế truy cập đóng mở, nơi người sử dụng thiết bị truy cập đóng rõ ràng cho phép thiết bị để tiếp sức cho danh sách cụ thể nguồn đáng tin cậy Có thể nghiên cứu vấn đề an ninh cho thiết kế D2D, bao gồm định tuyến, quản lý chủ chốt, nhận dạng công Thách thức kỹ thuật thứ hai quản lý can thiệp thiết kế D2D phải quản lý cách cẩn thận kênh dành riêng cho kết nối D2D, 44 kênh sử dụng hai kết nối D2D kết nối với trạm sở Các tài liệu có quản lý D2D can thiệp giải gán kênh thông qua lý thuyết trò chơi, kiểm sốt nhập học D2D, điều khiển cơng suất D2D, lựa chọn D2D relay Thách thức thứ ba kỹ thuật phân bổ nguồn lực, giải pháp cụ thể cho việc thiết kế D2D Theo thiết kế DR-OC DC-OC, ví dụ, trạm sở (một phần) quản lý lựa chọn chuyển tiếp kênh Theo DR-DC DC-DC thiết kế, nhiên, khơng có giám sát tập trung vào hai lựa chọn relay quản lý kênh Bên cạnh thách thức kỹ thuật, có vấn đề thiết thực tổn người sử dụng vay thiết bị họ để phục vụ chuyển tiếp cho giao thông người khác, đặc biệt từ kết nối tiêu tốn băng thông, lưu trữ, lượng pin relay Một lần nữa, lớp học phù hợp giải pháp phụ thuộc vào thiết kế D2D Cơng nghệ sóng milimet Với số lượng người dùng tăng lên không ngừng - từ trung tâm liệu cấp độ doanh nghiệp người sử dụng smartphone - nhu cầu băng thơng ngày cao nhu cầu công nghệ để cung cấp tốc độ truyền liệu tốt ngày khẩn cấp Nhiều công nghệ xuất nhằm hỗ trợ cung cấp tốc độ truyền dẫn hữu ích (throughput - thơng lượng) cao hơn, cáp quang xem tiêu chuẩn cao Tuy nhiên, công nghệ cáp quang chưa phải tối ưu xét đến yếu tố chi phí thi cơng dây cáp Cơng nghệ vơ tuyến sóng millimeter xem tiềm tương đương cáp quang mặt cung cấp băng thơng, song lại khơng có hạn chế vận chuyển tài triển khai Sóng Millimetre đại diện cho phổ tín hiệu RF tần số 20GHz 300GHz với bước sóng từ - 15mm, xét khía cạnh mạng vô tuyến thiết bị thông tin, tên gọi Sóng Millimetre tương ứng với số dãi tần 24GHz, 38GHz, 60GHz gần đây, dãi tần 70GHz, 80 GHz sử dụng c ông cộng cho mục đích thiết lập mạng truyền thơng vơ tuyến 45 Hình ảnh bên thể dãi quang phổ từ 0-100 GHz với băng tần số mạng không dây phổ biến nhất, nhằm thể băng thơng sẵn có vùng sóng millimetre Tại Anh, có băng tần phân bổ cho việc sử dụng sóng Millimetre với mục đích thương mại, cụ thể sau: 57 - 66GHz: Dãi tần sóng Millimetre 60GHz (hay Băng tần V) quản lý OFCOM cho việc cấp phép sử dụng Lượng lớn tín hiệu hấp thụ qua oxy khí qui định chặt chẽ làm băng tần phù hợp với phạm vi ngắn, giải pháp sóng Millimetre điểm - điểm, điểm - đa điểm Dãi sóng từ 57 - 64Ghz qui định cấp phép, song dãi 64-66GHz không cần cấp phép tự kết hợp 71 - 76GHz 81 - 86GHz: Những dãi tần 70GHz 80GHz (hay Băng tần E), quản lý OFCOM cho hoạt động cấp phép xem băng tần phù hợp cho mạng vơ tuyến sóng Millimetre, kết nối đểm - điểm, điểm - đa điểm truyền dẫn thông tin Mỗi băng có phạm vi phổ 5GHz sẵn dụng mà tổng số nhiều tất băng tần giao khác cộng với Mỗi dãi 5GHz hoạt động kênh truyền dẫn vô tuyến lân cận cho phép sử dụng hiệu toàn băng dẫn đến kết tốc độ thông lượng cao tới - Gbps sử dụng kỹ thuật điều chế đơn giản OOK (On - Off - Keying) BPSK (Binary Phase Shift Keying) Những tốc độ thông lượng cao đáng kể so với tốc độ thông lượng khác tần số thấp lại sử dụng kiểu điều chế phức tạp nhiều Như vậy, tốc độ thông lượng cao đạt với thiết bị sóng millimetre sử dụng kỹ thuật 46 tiên tiến Nhu cầu hàng đầu thị trường với thiết bị vấn đề thời gian Ở Mĩ , với dãi tần có: 92 – 95 GHz: Dãi tần 94GHz (Băng tần W) quản lý FCC Part 15 cho việc hoạt động không cấp phép, để sử dụng nhà Dãi tần dùng cho ứng dụng kết nối điểm – điểm trời theo qui định FCC Part 101, dãi tần từ 94 - 94.1 GHZ bị loại bỏ nên dãi tần 92GHz - 95GHz có hiệu phổ dãi tần khác 10 Hệ thống mạng tự tổ chức (SON) Mạng liệu di động cách mạng tự động hóa Một xu hướng mạng không dây lớn mạng tự tổ chức (self-organising network - SON), giúp người hồn tồn n tâm khơng phải vận hành hay điều khiển vào tác vụ thường ngày hệ thống mạng Có nhiều kiến trúc hồn chỉnh mạng SON, chẳng hạn SON phân phối (D-SON: distributed SON), SON tập trung (C-SON: centralised SON) SON kết hợp kiểu khác (hybrid SON) Tất mạng SON tạo nhằm mục đích giúp vận hành mạng 4G đạt băng thơng rộng với độ linh hoạt hiệu cao Tuy nhiên, vấn đề lại việc xây dựng mạng SON tốn kém, việc thiết lập, cấu hình ban đầu phức tạp Do đó, cơng nghệ mạng cần thêm vài năm để áp dụng rộng rãi toàn giới 11 Hệ thống Vô tuyến nhận thức Hệ thống vô tuyến nhận thức hệ thống mà phần tử có khả thay đổi tham số (công suất,tần số) sở tương tác với mơi trường hoạt động Theo đó,thiết bị vơ tuyến định nghĩa phần mềm SDR (Sotware Defined Radio) phần tử quan trọng hệ thống vô tuyến nhận thức Vì tham số thiết bị SDR thay đổi cách linh động phần mềm mà không cần phải thay đổi cấu trúc phần cứng Mục đích vơ tuyến nhận thức cho phép thiết bị vô tuyến khác hoạt động dải tần 47 trống tạm thời mà khơng gây can nhiễu đến hệ thống vơ tuyến có quyền ưu tiên cao hoạt động dải tần Để chô phép tận dụng tối đa tài nguyên phổ tần trên, vơ tuyến nhận thức phải có tính sau: - Điều chỉnh tần số hoạt động hệ thống cách tức từ băng tần đến băng tần khác (còn trống) dải tần cho phép - Thiết lập mạng thơng tin hoạt động phàn tồn băng tần cấp phát - Chia sẻ kênh tần số điều khiển cơng suất thích ứng theo điều kiên cụ thể cảu môi trường vô tuyến, mà đố tồn nhiều loại hình dịch vụ vơ tuyến chiếm dụng - Thực thích ứng độ rộng băng tần, tốc độ truyền sơ đồ mã hóa sửa lỗi phép đạt thơng lượng tốt - Tạo búp sóng điều khiển búp sóng thích ứng theo đối tượng truyền thông nhằm giảm thiểu nhiễu đồng kênh tối đa cường độ tín hiệu thu Kết Luận Chương II Sau tìm hiểu chương II: “Hệ thống thơng tin di động 5G” mạng hệ di động 5G mạng mới, phải đến năm 2020 thức đưa vào sử dụng nên nghiên cứu giả định, nghiên cứu kỹ mặt cơng nghệ.Nhưng q trình nghiên cứu mạng so với mạng di động hệ trước sử dụng trạm HAPS treo lơ lửng giống vệ tinh tầm thấp Giúp cho diện tích phủ sóng rộng hơn.Đổi việc truyền dẫn góp phần mang lại nhiều ứng dụng 48 PHẦN III KẾT LUẬN Mạng 5G hứa hẹn đem lại thay đổi lớn cho ngành công nghiệp dịch vụ thông tin di động Sự thay đổi mạng 5G không đơn cải thiện tốc độ liệu mà thay đổi vị trí, vai trò thơng tin di động việc cung cấp dịch vụ ứng dụng công nghệ Với kết nghiên cứu triển khai thử nghiệm công nghệ 5G cho thấy nỗ lực tinh thần hợp tác lớn quan quản lý, tổ chức quốc tế, viện nghiên cứu, nhà khoa học doanh nghiệp q trình thực hóa tầm nhìn mạng thơng tin di động 5G, nhằm hướng tới giới thông minh hơn, sống đơn giản thứ kết nối hiểu biết lẫn Mạng 5G xem chìa khóa để vào giới Internet of Things (IoT), cảm biến yếu tố quan trọng để trích xuất liệu từ đối tượng từ môi trường Hàng tỷ cảm biến tích hợp vào thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe thiết bị đeo Trong tương lai, 5G giới kết nối di động vô tuyệt vời với tốc độ download upload nhanh nhiều Chất lượng gọi video tốt di chuyển 5G mô tả sáu từ: “Linh hoạt - An toàn - Sử dụng tần số hiệu - Chi phí hợp lý - Nhanh - Tốc độ cực nhanh Bền vững” Nói ngắn gọn, cơng nghệ 5G mạng lưới phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp Các kết đạt đề tài: Hiểu thêm nhiều cấu trúc công nghệ áp dụng mạng di động từ hệ 1G, 2G, 3G, 4G 5G Hiểu sâu lý thuyết hệ mạng 5G từ biết mạng 5G hoạt động Nó ứng dụng vào số lĩnh vực sống Công triển khai mạng 5G giới Việt Nam Do tìm hiểu, nghiên cứu thời gian ngắn nên đề tài dừng lại mức nghiên cứu lý thuyết Hướng phát triển đề tài tiếp tục hồn thiện để tiến hành kế hoạch triển khai mạng 5G sớm Việt Nam 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Phạm Văn Nam, Hệ thống thông tin di động 5G, Đồ án tốt nghiệp, 2015 [2]Jonathan Rodriguez, Fundamentals oF 5G mobile networks, Wiley, 2015 [3] Ngũn Hải Yến, Tìm hiểu cơng nghệ 5G ứng dụng, Đồ án tốt nghiệp, 2017 Tài liệu web [4] https://vi.wikipedia.org/wiki/5G [5]http://genk.vn/internet/5-ung-dung-tuyet-voi-cua-mang-di-dong-5gtrong-tuong-lai-20160229114958627.chn [6] https://vnreview.vn/tin-tuc-san-phammoi/-/view_content/content/1247273/ mang-5g-nhung-co-hoi-va-thach-thuc-trong-thap-nien-moi [7] http://xahoithongtin.com.vn/vien-thong-cntt/201607/chau-au-cong-botuyen-ngon-5g-ve-lo-trinh-tien-len-5g-536273/ 50 ... chọn đề tài "Tìm hiểu mạng 5G Việt Nam" để làm đề tài cho báo cáo tốt nghiệp II Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu cơng nghệ truyền thơng mạng 5G - Tìm hiểu phát triển ứng dụng mạng 5G Việt Nam - Một... kiến trúc mạng 5G - Tìm hiểu ứng dụng công triển khai mạng 5G IV Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu tổng quan hệ thống thơng tin di động - Nghiên cứu công nghệ truyền thông mạng 5G - Tìm hiểu ứng... vào mạng 5G. Cơng nghệ 5G nghiên cứu nhà khoa học tìm kiếm giải pháp thích hợp nhất.Dự kiến, việc triển khai mạng 5G bắt đầu vào năm 2020 tới năm 2025 phổ biến toàn cầu Hình 2.1 .Mạng di động hệ 5G