Với đặc thù của mạng thông tin di động là đảm bảo thông tin mọi nơin mọi lúc, nên mạng mạng thông tin di động đã được các nhà khoa học, các hãng sản xuất thiết bị viễn thông cũng như các công ty cung cấp khai thác và cung cấp các dịch vụ viễn thông đặc biệt quan tâm. Kể từ khi ra đời vào những năm đầu thập niên 70s của thế kỷ 20, đến nay mạng thông tin di động đã trải qua 5 giai đoạn phát triển tương ứng với 5 thế hệ công nghệ khác nhau (1G, 2G, 3G, 4G và 5G) để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội loài người.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VÀ ỨNG DỤNG Ở VNPT Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Lớp : Khố : Hệ : TS.HỒNG VĂN VÕ TRẦN TIẾN HÙNG K20A 2017-2021 ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 03 /2021 TRƯỜNG 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: Lớp: TRẦN TIẾN HÙNG K20A Khố: 20 (2017-2021) Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật điện tử-viễn thông Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đề tài TTTN: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VÀ ỨNG DỤNG Ở VNPT 2/ Nội dung chính: 1/ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI DỘNG 4G 2/ CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE - Công nghệ LTE Công nghệ LTE-A So sánh cơng nghệ LTE LTE-A 3/ ỨNG DỤNG MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT 3/ Cơ sở liệu ban đầu …………… ……… ……….………………………………………………………………… …………………… ……….………………………………………………………………… …………………… ……….………………………………………………………………… …………………… ……….………………………………………………………………… 4/ Ngày giao : 11-01-2021 5/ Ngày nộp: 22-02-2021 TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành công nghiệp đà phát triển lĩnh vực cơng nghiệp viễn thơng phát triển theo ngày với nhiều công nghệ dịch vụ ưu đãi Sự phát triển cơng nghệ theo xu hướng IP hóa tích hợp công nghệ Trong năm vừa qua mạng thông tin hệ thứ ba đời mang lại cho người sử dụng nhiều tiện ích dịch vụ mới,… có số nhược điểm tốc độ truyền liệu tối đa 2Mbps khó cho việc download loại file liệu có dung lương lớn, 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,… 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 4G.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 " MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G VÀ ỨNG DỤNG Ở VNPT" LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt báo cáo này, trước tiên em chân thành biết ơn sâu sắc tất quý Thầy Cô Trường Đại Học Mở Hà Nội Thầy Cô Khoa Công nghệ Kỹ thuật điện tử-viễn thông tận tâm truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trình học tập trường Hơn nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Hoàng Văn Võ giảng viên hướng dẫn trực tiếp cho em suốt thời gian thưc tập Em xin gửi lời chúc tốt đẹp đến tồn thể q Thầy Cơ Trường Đại Học Mở Hà Nội , mong q Thầy Cơ có thật nhiều sức khỏe ngày thành công nghiệp giảng dạy Sinh viên thực Trần Tiến Hùng NHẬN XÉT ………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI DỘNG 4G 1.1 Quá trình phát triển cơng nghệ thơng tin di động [1, 2, 3, 4, 5] 1.1.1 Hệ thống thông tin di dộng hệ (1G) .1 1.1.2 Hệ thống thông tin di dộng hệ (2G) .2 1.1.3 Hệ thống thông tin di dộng hệ (3G) .4 1.1.4 Hệ thống thông tin di dộng hệ (4G) .6 1.1.5 Hệ thống thông tin di dộng hệ (5G) .7 1.2 Tổng quan công nghệ thông tin di động 4G [5, 6, 9, 10] .8 1.3 Các công nghệ thông tin di động 4G [5, 6, 9, 10] 10 1.3.1 Các công nghệ thuộc chuẩn WiMAX di động 10 1.3.2 Các công nghệ thuộc chuẩn LTE 11 1.4 Tổng kết 12 2.1 Công nghệ LTE [5, 6, 7, 8, 9, 10] 14 2.1.1 Tổng quan LTE 14 2.1.2 Kiến trúc mạng LTE .17 2.1.2.1 Đặc điểm kiến trúc LTE 17 2.1.2.2 Mơ hình kiến trúc mạng LTE 18 a Mơ hình kiến trúc tổng thể LTE 18 b Mơ hình kiến trúc phân lớp LTE 18 2.1.2.3 Các thành phần kiến trúc LTE .19 a Cấu trúc mạng lõi EPC 21 b Thực thể quản lý di động (MME) 21 c Cổng phục vụ (S-GW) .23 d Cổng mạng liệu gói (P-GW) 25 e Chức điều khiển sách tính cước (PCRF) .27 f Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) 29 2.1.3 Truy nhập vô tuyến trog LTE .29 2.1.3.1 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN 29 2.1.3.2 Giao diện vô tuyến LTE .30 a Các kiểu kênh giao diện vô tuyến 30 b Các giao diện mạng truy cập vô tuyến 32 2.1.3.3 Các chế độ truy nhập vô tuyến 33 2.1.3.4 Băng tần truyền dẫn 33 2.1.3.5 Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến sử dụng LTE 34 2.1.3.6 Kỹ thuật đa anten MIMO .36 2.1.3.7 Kỹ thuật lập biểu phụ thuộc kênh 38 2.1.3.8 Kỹ thuật thích ứng đường truyền 38 2.1.3.9 Kỹ thuật Hybrid ARQ 39 2.1.4 Xử lý tín hiệu gọi LTE 39 2.1.4.1 Điều chế 39 2.1.4.2 Truyền tải liệu người sử dụng hướng lên 40 2.1.4.3 Truyền tải liệu người sử dụng hướng xuống 41 2.1.4.4 Các thủ tục truy nhập LTE 43 a Dị tìm tế bào .43 b Truy nhập ngẫu nhiên 43 2.2 Công nghệ LTE – Advance [10, 11, 12, 13, 14] .44 2.2.1 Tổng quan công nghệ LTE – Advance .44 2.2.2 Những công nghệ cho LTE – Advance 44 2.2.2.1 Giải pháp băng thông phổ tần 44 2.2.2.2 Giải pháp đa anten 45 2.2.2.3 Giải pháp truyền dẫn đa điểm phối hợp 46 2.2.2.4 Giải pháp lặp chuyển tiếp 47 2.2.2.5 Giải pháp CDMA đa code đa sóng mang 48 a Hệ thống Multicarrier CDMA 48 b Hệ thống Multicode CDMA .50 c Hệ thống CDMA đa code đa sóng mang (MCMC CDMA) .52 2.3 Tổng kết 53 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT 54 3.1 Tình hình triển khai mạng thông tin di động 4G Việt Nam 54 3.2 Tình hình triển khai 4G VNPT 55 3.3 Tình hình triển khai mạng thơng tin di động 4G VNPT tỉnh/thành phố55 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Lộ trình phát triển hệ thống thơng tin di độ…………… ………………1 Hình 2.1 Kiến trúc tổng thể mạng LTE………………………………… ………18 Hình 2.2 Phát triển kiến trúc LTE 3GPP hướng tới kiến trúc phẳng hơn…….….19 Hình 2.3 Kiến trúc tổng thể hệ thống EPS………………………………………20 Hình 2.4 Sơ đồ thành phần kết nối mạng lõi EPC……………………………….21 Hình 2.5 Các chức MME……………………………………………22 Hình 2.6 Các chức giao diện S-GW…………………………………….24 Hình 2.7 Các chức kết nối P-GW……………………………………….27 Hình 2.8 Chức PCRF kết nối……………………………………………27 Hình 2.9 Kiến trúc mạng E-UTRAN tổng quát………………………………………29 Hình 2.10 OFDMA SC-FDMA truyền chuỗi ký hiệu liệu QPSK ……….34 Hình 2.11 Các chế độ truy nhập kênh vơ tuyến………………………………………36 Hình 2.12 Các chịm điểm điều chế LTE………………………………………39 Hình 2.13 Cấp phát tài nguyên hướng lên điều khiển lập biểu eNodeB 40 Hình 2.14 Cấp phát tài nguyên đường xuống eNodeB……………………………41 Hình 2.15 Ví dụ khối tập kết sóng mang………………………………………….44 Hình 2.16 Hệ thống phối hợp với nút chuyển tiếp…………………………………46 Hình 2.17 Chuyển tiếp LTE-Advanced……………………………………… 47 Hình 2.18 Sự tạo tín hiệu MC-CDMA cho người dùng…………………………48 Hình 2.19 Máy phát MC-CDMA tuyến xuống………………………………………48 Hình 2.20.Sơ đồ khối phát Multi-code CDMA kiểu truyền song song………… 49 Hình 2.21 Sơ đồ khối thu Multi-code CDMA kiểu truyền song song……………50 Hình 2.22 Mơ hình phát thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền Mary…51 KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Một yêu cầu cho hệ thống di động tế bào khả cho thiết bị đầu cuối yêu cầu thiết lập kết nối Điều thường gọi truy nhập ngẫu nhiên phục vụ hai mục đích LTE, thiết lập đồng hướng lên thiết lập nhận dạng thiết bị đầu cuối nhất, C-RNTI, biết đến hệ thống mạng thiết bị đầu cuối Do đó, truy nhập ngẫu nhiên sử dụng không cho truy nhập ban đầu, chuyển giao từ LTE_DETACHED (LTE_tách biệt) LTE_IDLE (LTE_rảnh rỗi) tới LTE_ACTIVE (LTE_tích cực),mà cịn sau giai đoạn tình trạng khơng tích cực đường lên đồng đường lên bị LTE_ACTIVE 2.2 Công nghệ LTE – Advance 2.2.1 Tổng quan công nghệ LTE – Advance Hiện nay, nhiều nước giới, phiên chuẩn LTE hồn thành tâm điểm ý chuyển sang tiến hóa cơng nghệ này, LTE-Advance Một mục tiêu q trình tiến hóa để đạt tới chí vượt xa yêu cầu IMT-Advance ITU-R nhằm cải thiện cách đáng kể mặt hiệu so với hệ thống bao gồm hệ thống LTE phiên LTE-Advance (Long Term Evolution-Advance) tiến hóa tương lai cơng nghệ LTE, cơng nghệ dựa OFDMA chuẩn hóa 3GPP phiên (Release) LTE-Advanced, dự án nghiên cứu chuẩn hóa 3GPP vào năm 2009 với đặc tả mong đợi hoàn thành vào quý năm 2010 phần Release 10 nhằm đáp ứng vượt so với yêu cầu hệ công nghệ vô tuyến di động hệ thứ (4G) IMT-Advanced thiết lập ITU LTE-Advanced tương thích ngược thuận với LTE, nghĩa thiết bị LTE hoạt động mạng LTE Advance thiết bị LTE-Advance hoạt động mạng LTE cũ Gần đây, ITU đưa yêu cầu cho IMT-Advance nhằm tạo định nghĩa thức 4G Thuật ngữ 4G áp dụng mạng tuân theo yêu cầu IMT-Advance xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134 Một số yêu cầu then chốt bao gồm: - Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến bao gồm 40 MHz - Khuyến khích hỗ trợ độ rộng băng tần rộng (chẳng hạn 100 MHz) - Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4) 43 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE - Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu 6,75 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4) - Tốc độ thông lượng lý thuyết 1,5 Gb/s (trong phiên trước đây, 1Gb/s thường coi mục tiêu hệ thống 4G) • 2.2.2 Những cơng nghệ cho LTE – Advance 2.2.2.1 Giải pháp băng thông phổ tần Mục tiêu tốc độ số liệu đỉnh LTE-Advance cao thỏa mãn cách vừa phải cách tăng độ rộng băng truyền dẫn so với cung cấp Release LTE độ rộng băng truyền dẫn lên đến 100Mhz thảo luận nội dung LTE-Advance Việc mở rộng độ rộng băng thực trì tính tương thích phổ Điều đạt cách sử dụng “khối tập kết sóng mang”, nhiều sóng mang thành phần LTE kết hợp lớp vật lí để cung cấp độ rộng băng cần thiết Đối với thiết bị đầu cuối LTE, sóng mang thành phần xuất sóng mang LTE thiết bị đầu cuối LTE-Advanced khai thác tồn độ rộng băng khối kết tập Hình 2.15 minh họa trường hợp sóng mang thành phần liên tiếp khía cạnh băng gốc, điều khơng phải điều kiện tiên Truy nhập đến lượng lớn phổ liên tục bậc 100Mhz khơng thể có thường xuyên Do đó, LTEAdvanced cho phép kết tập sóng mang thành phần khơng liền kề để xử lí tình khối lượng lớn phổ liên tiếp khơng sẵn có Tuy nhiên, nên lưu ý kết tập phổ không liền kề thách thức từ khía cạnh thực thi.Vì vậy, khối kết tập phổ hỗ trợ đặc tả kết tập phổ phân tán cung cấp thiết bị đầu cuối cấp cao Truy nhập độ rộng băng tần truyền dẫn cao không hữu ích từ khía cạnh tốc độ đỉnh mà quan trọng công cụ cho việc mở rộng độ phủ sóng với tốc độ số liệu trung bình 44 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Hình 2.15 Ví dụ khối tập kết sóng mang 2.2.2.2 Giải pháp đa anten Các công nghệ đa anten, bao gồm định dạng chùm ghép kênh theo không gian thành phần công nghệ then chốt vốn có LTE chắn tiếp tục đóng vai trị quan trọng LTE-Advance Thiết kế đa anten cung cấp lên đến bốn cổng anten với tín hiệu tham chiếu ô cụ thể tương ứng đường xuống, kết hợp với tiền mã hóa dựa sổ mã Cấu trúc cung cấp ghép theo không gian lên đến bốn lớp, đưa đến tốc độ bit đỉnh 300Mbit/s định dạng chùm (dựa sổ mã) Kết hợp với độ rộng băng tồn phần 100 Mhz, sơ đồ ghép khơng gian LTE đạt tốc độ đỉnh 1,5Gb/s vượt xa so với yêu cầu LTE-Advance Có thể thấy trước hỗ trợ ghép kênh theo không gian đường lên phần LTE-Advance Việc tăng số lớp truyền dẫn đường xuống vượt xa số bốn có khả sử dụng phần bổ sung tăng tốc đỉnh thông qua mở rộng băng tần 2.2.2.3 Giải pháp truyền dẫn đa điểm phối hợp Mục tiêu số liệu đỉnh LTE-Advance yêu cầu cải thiện đáng kể tỉ lệ tín hiệu tạp âm can nhiễu SINR thiết bị đầu cuối Định dạng chùm cách.Ở mạng tại, nhiều anten nằm phân tán mặt địa lí kết nối đến đơn vị xử lí băng gốc trung tâm sử dụng nhằm đem lại hiệu chi phí Mơ hình triển khai thu/phát đa điểm phối hợp với q trình xử lí băng gốc nút đơn mơ tả hình 2.16 Ở đường xuống, phối hợp truyền dẫn từ đa điểm truyền dẫn Lợi ích hệ thống CoMP việc nâng cao chất lượng dịch vụ: - Tăng hiệu sử dụng mạng: việc cung cấp kết nối tới nhiều trạm lúc, liệu tận dụng tối ưu tài nguyên trạm thu phát - Nâng cao chất lượng thuê bao: Sử dụng nhiều tế bào mạng thuê bao tăng khả thu nhận giảm đáng kể việc kết nối 45 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE - Giảm nhiễu: Hệ thống giúp cải thiện đáng kể tỉ lệ tín hiệu tạp âm can nhiễu thiết bị đầu cuối Hình 2.16 Hệ thống phối hợp với nút chuyển tiếp 2.2.2.4 Giải pháp lặp chuyển tiếp Từ việc xem xét quĩ đường truyền, việc triển khai giải pháp chuyển tiếp khác nhằm giảm khoảng cách máy phát máy thu xuống cho phép tăng tốc độ số liệu Các lặp đơn giản khuếch đại chuyển tín hiệu tương tự thu Khi cài đặt, lặp liên tục chuyển tín hiệu thu mà khơng quan tâm đến có thiết bị đầu cuối vùng phủ sóng hay không Những lặp không hiển thị thiết bị đầu cuối trạm gốc Tuy nhiên, xem xét cấu trúc lặp cao cấp hơn, chẳng hạn sơ đồ mạng điều khiển cơng suất truyền lặp, chẳng hạn, tích cực lặp người sử dụng diện khu vực điều khiển lặp nhằm tăng tốc độ số liệu cung cấp khu vực Các báo cáo đo đạc bổ sung từ thiết bị đầu cuối xem xét phương tiện hướng dẫn mạng mà lặp bật lên Tuy nhiên, việc điều khiển tải truyền dẫn lập biểu thường nằm trạm gốc vậy, lặp thường suốt từ khía cạnh di động Nút trung gian giải mã tái hóa số liệu thu được, ưu tiên chuyển tiếp đến người sử dụng phục vụ Đây thường xem chuyển tiếp giải mã hóa truyền tiếp Khi nút trung gian giải mã hóa tái mã hóa khối số liệu thu tạo trễ đáng kể, lâu độ dài khung LTE 1ms Tuy nhiên, nút chuyển tiếp không truyền tiếp tạp âm thích nghi tốc độ thực cách riêng rẽ cho kết nối.Chuyển tiếp LTE-Advanced mơ tả hình 2.17 46 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Đối với lặp, tồn nhiều tùy chọn khác phụ thuộc vào tính hỗ trợ mức cao, phân biệt hai tầng khác nhau, dựa việc truyền tiếp thực lớp (chuyển tiếp lớp 2) hay lớp (chuyển tiếp lớp 3) Mặc dù giống nhiều điểm (trễ, không khuếch đại tạp âm), giải pháp self backhauling không yêu cầu nút, giao thức giao diện để chuẩn hóa giải pháp tồn tái sử dụng ưa chuộng kĩ thuật chức L2 chúng Hình 2.17 Chuyển tiếp LTE-Advanced 2.2.2.5 Giải pháp CDMA đa code đa sóng mang Kỹ thuật CDMA đa code đa sóng mang (MCMC CDMA) nhằm cung cấp nhiều loại tốc độ khác truyền nhiều song mang Kỹ thuật MCMC CDMA có giải pháp sau: - Hệ thống Multicarrier CDMA - Hệ thống Multicode CDMA - Hệ thống CDMA đa code đa sóng mang MCMC CDMA a Hệ thống Multicarrier CDMA Hệ thống Multicarrier CDMA (MC-CDMA) xem kết hợp nối tiếp CDMA OFDM.Sự kết hợp có hai ưu điểm chính, thứ kế thừa khả làm chậm tốc độ ký tự sóng mang phụ đủ để có nhận tín hiệu gần đồng (quasi-synchronous) Ưu điểm thứ hai kết hợp cách hiệu lượng tín hiệu bị phân tán miền tần số Đặc biệt trường hợp truyền dẫn tốc độ cao thu DS-CDMA thấy 20 đường đáp ứng xung tức thời, kết hợp RAKE 20 đường điều thực cho thu DS-CDMA, thu MC-CDMA thực tiêu tốn lượng tín hiệu nhận khoảng bảo vệ Bộ phát MC-CDMA trải luồng liệu ban đầu lên sóng mang phụ khác cách sử dụng mã trải rộng miền tần số Nói cách khác, phần ký tự tương 47 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE ứng với chip mã trải rộng truyền sóng mang phụ Hình 2.18 cho ta khái niệm tạo tín hiệu MC-CDMA cho người dùng Hình 2.18 Sự tạo tín hiệu MC-CDMA cho người dùng Tương tự hệ thống CDMA, người dùng chiếm tồn băng thơng cho truyền dẫn ký tự liệu Sự phân biệt tín hiệu người dùng khác thực miền mã Mỗi ký tự liệu chép lên luồng phụ trước nhân với chip mã trải rộng, điều cho thấy hệ thống MC-CDMA thực trải rộng theo hướng tần số làm tăng thêm tính linh động so sánh với hệ thống CDMA Sự ánh xạ chip theo hướng tần số cho phép nhận dạng tín hiệu thực nhiều phương pháp đơn giản Tín hiệu đường xuống (downlink): Ở tuyến xuống, tạo tín hiệu trải phổ đa sóng mang sử dụng OFDM cho người dung minh họa hình 2.19 Trong đó, phát ký tự liệu giá trị người dùng thứ k trải phổ, tín hiệu trải phổ K user cộng với tạo thành tín hiệu tổng S Tiếp theo, tín hiệu S chuyển đổi thành L luồng liệu song song thông qua chuyển đổi nối tiếp-song song Sau đó, L luồng liệu song song thực phương pháp OFDM 48 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Hình 2.19 Máy phát MC-CDMA tuyến xuống Tín hiệu đường lên (uplink) Ở tuyến lên, tín hiệu MC-CDMA có cách trực tiếp sau xử lý chuỗi user thứ k khối OFDM Sau thực trình biến đổi ngược OFDM loại bỏ khoảng tần số thừa máy thu Cần lưu ý, tuyến lên phải đồng để phương pháp OFDM đạt hiệu suất sử dụng phổ cao b Hệ thống Multicode CDMA Hệ thống Multi-code CDMA cung cấp nhiều loại tốc độ khác cách ấn định cho người dùng tập gồm M chuỗi mã, kích thước M tập mã thay đổi theo tốc độ yêu cầu Tùy thuộc vào cách thức “ánh xạ” bit liệu vào chuỗi mã mà ta có hệ thống Multi-code CDMA khác Hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Trong hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song người dùng cần truyền luồng liệu có tốc độ lớn tốc độ M lần hệ thống chuyển luồng liệu thành M luồng liệu song song (sử dụng chuyển đổi nối tiếp sang song song), M luồng liệu xem M người dùng độc lập, luồng trải phổ (mã hóa) mã khác tập cộng lại trước chuyển lên truyền dẫn cao tần Hình 2.20 miêu tả sơ đồ khối phát hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song 49 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CƠNG NGHỆ LTE VÀ CƠNG NGHỆ LTE – ADVANCE Hình 2.20.Sơ đồ khối phát Multi-code CDMA kiểu truyền song song Bộ thu hệ thống Multi-code CDMA xem tương ứng với M thu hệ thống DS-CDMA Hình 2.21 miêu tả sơ đồ khối thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Hình 2.21 Sơ đồ khối thu Multi-code CDMA kiểu truyền song song Để giảm tự xuyên nhiễu (self-interference) mà người dùng sử dụng nhiều mã gặp phải mã người dùng nên trực giao lẫn Hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary Trong hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary người dùng gán tập gồm M chuỗi mã Các tốc độ liệu khác người dùng 50 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE hổ trợ cách thay đổi kích thước M tập chuỗi mã Người dùng truyền liệu cách chọn chuỗi mã từ tập chuỗi họ truyền qua kênh chung, cách (M ) bit liệu truyền chu kỳ ký tự liệu Quá trình tạo mã cho người dùng cho hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary tương tự trình tạo mã hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song Mỗi người dùng gán mã đặc trưng cho người dùng (n) , tập mã { (n)|1 ≤ m ≤ M} gọi tập mã thông tin dùng chung cho tất người dùng Tập mã cho người dùng thứ k là: = { (n)|1 ≤ m ≤ M}= {(n)(n)|1 ≤ m ≤ M} Với cách tạo mã ánh xạ ký tự liệu M-ary vào chuỗi V m(n), giải mã (bộ lọc tương hợp) khối định giống cho tất người dùng Mơ hình phát thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền Mary miêu tả hình 2.22 Hình 2.22 Mơ hình phát thu hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền Mary Tại phát, số M chuỗi mã thông tin (n) chọn tùy thuộc vào ký tự liệu M-ary Chuỗi mã nhân với chuỗi mã đặc trưng cho người dùng hệ số biên độ , phép nhân hai chuỗi mã thực theo kiểu chipnhân-chip Chuỗi kết điều chế truyền ngồi kênh truyền 51 GVHD: TS.HỒNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Tại thu, tín hiệu thu giải điều chế, nhân với chuỗi đặc trưng cho người dùng đưa qua giải mã băng lọc tương hợp cho chuỗi thông tin (n) với ≤ m ≤ M Một đơn vị định xác định chuỗi gởi (dị tìm cực đại) cho ký tự liệu M-ary tương ứng c Hệ thống CDMA đa code đa sóng mang (MCMC CDMA) Hệ thống CDMA đa code đa sóng mang kiểu song song (PMC-MC CDMA) Hệ thống PMC-MC-CDMA (Parallel Multicode Multicarrier CDMA) xem kết hợp hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền song song hệ thống MC-CDMA Khi người dùng cần truyền luồng liệu có tốc độ lớn tốc độ M lần hệ thống chuyển luồng liệu thành M luồng liệu con, luồng liệu xem người dùng riêng biệt Mỗi luồng liệu đưa qua mã hóa kênh truyền, trộn nhân với mã trải rộng có chiều dài L Mỗi luồng liệu sau điều chế đa sóng mang phát kênh truyền Hệ thống CDMA đa code đa sóng mang kiểu ma trận (MMC-MC CDMA) Hệ thống MMC-MC-CDMA (M-ary Multicode MC-CDMA) kết hợp nối tiếp hệ thống Multi-code CDMA kiểu truyền M-ary hệ thống MC-CDMA Trong hệ thống người dùng có mã (chiều dài L) đặc trưng cho người dùng tập mã { (n)|1≤ m ≤ M } chung cho tất người dùng (chiều dài mã tập mã chung N) Khi người dùng k có tốc độ liệu gấp () lần tốc độ liệu (1/) khoảng thời gian khối chọn lọc “ánh xạ” ký tự M-ary tương ứng với () bit thông tin vào sốmã tập mã chung, tập mã gọi tập mã thông tin cho người dùng k Chiều dài N chuỗi mã tập mã chung cố định với giá trị khác , thay đổi tốc độ ký tự liệu không làm thay đổi chiều dài N chuỗi mã hay tốc độ luồng bit vào trải phổ (N/) làm thay đổi kích thước tập mã thông tin 2.3 Tổng kết Trước hết chương trình bày cơng nghệ LTE: với kiến trúc mạng LTE chuẩn cho công nghệ truyền thông liệu không dây tiến hóa chuẩn GSM/UMTS Trình bầy giao diện vơ tuyến, kiến trúc giao thức LTE Dồng thời chương tập trung trình bầy mạng truy nhập vơ tuyến, xử lý tín hiệu gọi LTE 52 GVHD: TS.HỒNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG CÔNG NGHỆ LTE VÀ CÔNG NGHỆ LTE – ADVANCE Phần tiếp theo, chương trình bày LTE-Advance phiên nâng cấp LTE Trong tập trung trình bầy cơng nghệ sử dụng cho LTE-Advanced, giải pha đa anten, truyền dẫn đa điểm phối hợp, lặp, chuyển tiếp, kỹ thuật đa sóng mang, đa code,… trình bầy tính ngăng ưu việt LTE-Advance 53 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT 3.1 Tình hình triển khai mạng thơng tin di động 4G Việt Nam Dựa tình hình triển khai giới, với chuẩn bị băng tần, công nghệ, dịch vụ kèm với thiết bị mạng, đầu cuối người dùng đa dạng xu hướng phát triển thuê bao liệu tại, khẳng định nhà khai thác mạng Việt Nam tham gia vào cộng đồng LTE giới Để triển khai mạng thông tin di động 4G Việt Nam, từ năm 2010 Bộ TT&TT cấp giấy phép thử nghiệm LTE cho nhà khai thác bao gồm: VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC VTC Trong đó, VNPT đơn vị thử nghiệm LTE, hoàn thành lắp đặt trạm LTE vào 10/10/2010 cho phép truy cập Internet tốc độ 60 Mbps, sau mở rộng lắp đặt 15 trạm địa bàn Hà Nội Tiếp đó, Viettel thử nghiệm LTE Hà Nội Hồ Chí Minh với số lượng lắp đặt địa bàn 40 trạm phát sóng Tháng 7/2011 cơng ty Huawei (Trung Quốc) nhà khai thác viễn thông Việt Nam, gồm VNPT, Viettel VMS-MobiFone tổ chức Diễn đàn Công nghệ HUAWEI LTE Hà Nội để trao đổi, thảo luận chia sẻ thông tin, kinh nghiệm tình hình triển khai ứng dụng cơng nghệ di động 4G/LTE (4G) băng rộng di động toàn cầu Cuối năm 2015, Viettel mạng di động thử nghiệm cung cấp 4G Bà Rịa - Vũng Tàu Tiếp VNPT Vinaphone thử nghiệm 4G TP.HCM Kiên Giang từ tháng 1/2016 Năm 2016, Bộ TT&TT ký giấy phép ban hành thiết lập mạng viễn thông công cộng giấy phép cung cấp dịch vụ viễn thông 4G cho nhà mạng viettel VNPT Vinaphone băng tần 1800MHz Tháng 7/2016, nhà mạng MobiFone thức cơng bố mắt đường trục truyền dẫn Bắc-Nam, thử nghiệm 4G địa phương Hà Nội, TPHCM Đà Nẵng Ngày 14/10/2016, hai giấy phép 4G cấp cho Viettel VNPT (VinaPhone) Ngày 17/10/2016, giấy phép thứ cấp cho MobiFone Ngày 18/10/2016, giấy phép 4G thứ cấp cho cho Công ty cổ phần viễn thơng tồn cầu Gtel (chủ đầu tư mạng di động Gmobile) Ngày 13/11/2017, Bộ TT&TT ký cấp giấy phép thiết lập mạng viễn thông 4G cho Công ty cổ phần viễn thông di động Vietnamobile.Vietnamobile trở thành nhà mạng thứ cấp phép 4G 54 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT 3.2 Tình hình triển khai 4G VNPT Ngày 14/10/2016, Bộ TT&TT ký giấy phép triển khai mạng 4G cho VNPT (VinaPhone) ngày sau Bộ Thông tin & Truyền thông cấp phép, VinaPhone công bố khai trương dịch vụ 4G Phú Quốc, mở đầu cho chiến lược phủ sóng 4G tới tồn tỉnh thành nước Tính đến thời điểm tại, nhà mạng Vinaphone triển khai phủ sóng mạng 4G với cơng nghệ LTE số khu vực trọng điểm tỉnh thành bao gồm: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Bạc Liêu, Cà Mau, Lâm Đồng, Kiên Giang, Bình Dương, Đồng Nai, Vũng Tàu Mạng 4G với công nghệ LTE VinaPhone cung cấp dịch vụ xem video chất lượng cao (Mobile TV), dịch vụ truyền video Live streaming (Mobile Broadcast), truyền hình hội nghị (Cloud Video Conferencing) dịch vụ sử dụng máy tính ảo (Daas) Năm 2017, VNPT thức triển khai mạng thơng tin di động 4G 18 tỉnh thành phía Bắc cơng nghệ thơng tin di động G LTE Huawei (Trung Quốc) với 929 trạm eNodeB sử dụng kỹ thuật đa anten MIMO (đa đầu vào đa đầu ra) với cấp độ 4x4, 2x4 2x2 cho phép trạm gốc truyền đồng thời nhiều luồng liệu sóng mang Đến năm 2019, VNPT triển khai mở rộng mạng lưới phủ sóng mạng 4G LTE tồn quốc với số lượng khoảng 5000 trạm phát 4G LTE, đồng thời đảm bảo tỷ lệ phủ sóng 4G LTE kèm với chất lượng giữ vững độ ổn định cao Năm 2020, VNPT triển khai mở rộng mạng lưới phủ sóng mạng 4G LTE tồn quốc với số lượng khoảng 15000 trạm phát 4G LTE, đồng thời đảm bảo tỷ lệ phủ sóng 4G LTE kèm với chất lượng giữ vững mức độ ổn định 3.3 Tình hình triển khai mạng thông tin di động 4G VNPT tỉnh/thành phố Năm 2017, phép lãnh đạo VNPT Tổng giám đốc công ty Vianphone, VNPT tỉnh/thành phố thức triển khai mạng thơng tin di động 4G địa bàn tỉnh/thành phố Công nghệ thông tin di động 4G VNPT tỉnh/thành phố triển khai công nghê 4G LTE Huawei (Trung Quốc) Các đặc tính cơng nghê 4G LTE Huawei là: - Các thiết bị LTE Huawei sử dụng kỹ thuật đa anten MIMO (đa đầu vào đa đầu ra) với cấp độ 4x4, 2x4 2x2 cho phép trạm gốc truyền đồng thời nhiều luồng liệu sóng mang 55 GVHD: TS.HỒNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G CHO VNPT - Độ rông băng thông thiết bị LTE Huawei linh hoạt: hoạt động với băng 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz chiều lên xuống - Băng thông cực đỉnh công nghê 4G LTE Huawei đạt tới 20MHz - Tốc độ đỉnh tức thời công nghê 4G LTE Huawei với băng thông 20MHz: đường xuống:150/300Mbps; đường lên: 75Mbps Trong đó, sử dụng kỹ thuật đa anten MIMO (đa đầu vào đa đầu ra) với cấp độ 2x2, băng thong 20 MHz tốc độ đường xuống đạt 150 Mbps sử dụng kỹ thuật đa anten MIMO với cấp độ 4x4, băng thong 20 MHz tốc độ đường xuống đạt 300 Mbps - Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển thuê bao 0-15km/h Vẫn trì hoạt động thuê bao di chuyển với tốc độ hàng trăm km/h - Các thiết bị LTE Huawei sử dụng kỹ thuật đa truy nhập với giải pháp song công theo tần số FDD song công theo thời gian TDD dựa kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao OFDM cho đường xuống kỹ thuật SC-FDMA cho đường lên - Các thiết bị LTE Huawei sử dụng điều chế QPSK hướng lên sử dụng kỹ thuật SC-FDMA phép hiệu công suất phát đường lên hướng xuống sử dụng điều chế 16QAM để sử dụng hiệu công suất phát đường xuống Mạng viễn thông sửa nâng cấp chào đón cơng nghệ mạng hệ thứ năm, hay gọi “5G”.Tuy nhiên nhà cung cấp dịch vụ di động kỳ vọng trì mạng 4G họ đầu tư triển khai 5G 5G không thay hồn tồn 4G, thay vào xây dựng dựa mạng 4G có Điều có nghĩa phần lớn sử dụng 4G thời gian dài phát triển 4G bị chững lại phát triển chậm thời gian tới 56 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG BÁO CÁO THỰC TẬP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 3 Tiếng Việt: Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Viết Đảm, Trạm chuyển tiếp thông minh thông tin vơ tuyến, Tạp chí Bưu viễn thơng, Số 314(514), trang 33 (kỳ 1, 10/2007) Tập thể tác giả, Viễn thông số, Nhà xuất Bưu điện, Hà Nội, 2002 Bách khoa toàn thư 3GPP LTE Nghiên cứu đề cử: Tiến “LTE Advanced” - tiêu chuẩn 4G "Hướng dẫn Nghiên cứu Không dây Thế hệ Thứ tư" Phạm vi Công nghệ 4G: Đánh giá - Viện Quản lý & Công nghệ OM "2009-12: Cách LTE hướng tới 4G" Nghiên cứu danh nghĩa "Đặc điểm kỹ thuật 3GPP: Yêu cầu để có cải tiến cho EUTRA (LTE Advanced)" 3GPP Tiếng Anh: Bouding K.E (1995), Economics Analysis, Hamish Hamilton, London Andeson, JE (1985), The RelativeIneffciency of Quota, The Cheese case, American Economic review, 74 (1), pp 78-90 Brian Woerner (20–22 tháng năm 2001) Thông tin dịch vụ di động 4G Vương quốc Anh – Ofcom Vilches, J (ngày 29 tháng năm 2010) "Mọi thứ bạn cần biết công nghệ không dây 4G" TechSpot Rumney, Moray (tháng năm 2008) "IMT-Advanced: Không dây 4G định hình năm Olympic" Parkvall, Stefan; Dahlman, Erik; Furuskär, Anders; Jading, Ylva; Olsson, Magnus; Wänstedt, Stefan; Zangi, Kambiz Ngân hàng Dự trữ Liên bang Minneapolis "Chỉ số Giá tiêu dùng (ước tính) 1800 Danh mục Website tham khảo: Lý thuyết viễn thông: http://support.vnn.vn/tailieu/lythuyetvt/ www.vnpt.com.vn https://id.viettelpost.vn/ https://idmart.vn/he-thong-may-cham-cong-ket-noi-qua-3g-4g/ https://toc.123doc.net/ 57 GVHD: TS.HOÀNG VĂN VÕ SVTH: TRẦN TIẾN HÙNG ... Hệ thống thông tin di dộng hệ (3G) .4 1.1.4 Hệ thống thông tin di dộng hệ (4G) .6 1.1.5 Hệ thống thông tin di dộng hệ (5G) .7 1.2 Tổng quan công nghệ thông tin di động 4G [5, 6,... CỤM TỪ VIẾT TẮT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI DỘNG 4G CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI DỘNG 4G 1.1 Q trình phát triển cơng nghệ thơng tin di động [1, 2, 3,... VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI DỘNG 4G 1.1 Quá trình phát triển công nghệ thông tin di động [1, 2, 3, 4, 5] 1.1.1 Hệ thống thông tin di dộng hệ (1G) .1 1.1.2 Hệ thống thông tin di dộng hệ