SRVCC là cơ chế đảm bảo sự liên tục dịch vụ thoại trong mạng 4G-LTE và mạng 2G/3G. Với SRVCC quá trình chuyển giao đƣợc thực hiện, nhờ đó những vùng mà sóng LTE kém, thuê bao sẽ vẫn gọi bình thƣờng trong mạng 2G/3G truyền thống nhƣ hiện tại.
Hình 3.11. Sơ đồ SRVCC khi chuyển giao giữa LTE và 2G/3G. LTE: là E-UTRAN nhƣ trên sơ đồ (mạng truy nhập vô tuyến LTE)
2G/3G: là UTRAN và GERAN nhƣ trên sơ đồ (mạng truy nhập vô tuyến 2G/3G)
Các thành phần node mạng 2G/3G gồm:
Mạng truy nhập gồm: UTRAN (mạng truy nhập 3G) và GERAN (mạng truy
nhập GSM).
Mạng lõi gồm: tổng đài chuyển mạch MSC cho thoại; tổng đài chuyển mạch
SGSN cho data.
Các giao diện: giao diện Iu kết nối giữa mạng truy nhập và mạng lõi; gồm
54
Các thành phần node mạng 4G-LTE gồm:
Mạng truy nhập gồm: E-UTRAN.
Mạng lõi gồm: MME (Mobility Management Entity) là thành phần quản lý
di động; S-GW (Serving Gateway) là Gateway phục vụ; P-GW (Packet Data Network Gateway) là Gateway mạng dữ liệu gói; HSS (Home Subscription Server ) là máy chủ quản lý dữ liệu về thuê bao; IP multimedia subsystem: là mạng di động IMS và MSC Ehanced for SRVCC là tổng đài MSC mở rộng kết nối MSC với mạng IMS.
Các giao diện chính: S1-U, S11, S3, S4, S5, Sv, S6a, D, SGi thực hiện kết
nối giữa các thành phần trong mạng LTE với nhau.
Quá trình kết nối thực hiện cuộc gọi:
Khi thuê bao nằm trong mạng 4G-LTE: thuê bao kết nối đến mạng truy nhập E-UTRAN, thông qua 2 cổng S-GW và P-GW để kết nối đến mạng IMS để thực hiện cuộc gọi.
Khi thuê bao chuyển qua mạng 2G (GERAN) hoặc 3G (UTRAN): nếu là cuộc gọi thoại thì thuê bao sẽ kết nối đến mạng truy nhập, thông qua tổng đài MSC kết nối đến MSC mở rộng (đƣợc nâng cấp để tƣơng thích LTE) và kết nối đến mạng di động IMS. Nếu là thuê bao dùng data thì thuê bao sẽ kết nối qua mạng vô tuyến truy nhập, thông qua tổng đài SGSN, S-GW, P-GW và kết nối đến mạng di động IMS.
Đƣờng màu đỏ mô tả thuê bao không thực hiện cuộc gọi thoại chuyển giao từ LTE sang 2G/3G. Nét liền mô tả hành vi thuê bao trƣớc khi chuyển giao và nét đứt mô tả hành vi thuê bao sau khi chuyển giao.
Ngƣợc lại, đƣờng màu xanh mô tả thuê bao thực hiện cuộc gọi thoại chuyển giao từ LTE sang 2G/3G. Nét đứt mô tả hành vi thuê bao trƣớc khi chuyển giao và nét chấm gạch mô tả hành vi thuê bao sau khi chuyển giao.
55
Hình 3.12. Sơ đồ tiến trình chuyển giao từ LTE sang 2G/3G. Tiến trình chuyển giao cuộc gọi trải qua 6 bƣớc nhƣ sau: [5]
Bƣớc 1: mạng truy nhập E-UTRAN thu thập thông tin đo lƣờng và gửi yêu
cầu chuyển giao thuê bao (UE) sang mạng UTRAN/GERAN (3G/2G) đến MME.
Bƣớc 2: MME khởi tạo SRVCC thông qua giao diện Sv đến MSC.
Bƣớc 3: MME xử lý chuyển giao cho các dịch vụ phi thoại (nhƣ data…).
Bƣớc 4: Tổng đài MSC chuẩn bị cho quá trình chuyển giao thoại; kết nối đến
mạng IMS.
Bƣớc 5: Tổng đài MSC trả lời mạng MME; MME gửi thông tin về E- UTRAN phát lệnh yêu cầu chuyển giao.
Bƣớc 6: quá trình chuyển giao xảy ra, cuộc gọi tiếp tục duy trì.
Giải pháp SRVCC yêu cầu phải thiết lập một giao diện mới Sv giữa EPC (Evolved Packet Core) và CS core, nhờ đó MME (Mobility Management Entity) có thể yêu cầu MSC-S đặt trƣớc tài nguyên cần thiết ở mạng 2G/3G trƣớc khi chuyển giao. Tuy nhiên yêu cầu đặt ra là nhà mạng phải triển khai SCC AS (Service Centralization and Continuity Application Server) để quản lý chuyển giao thoại, video và đồng bộ hóa dịch vụ.
56
Khi cuộc gọi VoIP đƣợc hỗ trợ trong LTE, thì cũng phải cần chuyển giao cuộc gọi VoIP từ LTE sang mạng GSM/WCDMA khi thuê bao LTE ra khỏi vùng phủ sóng LTE.
2.3.3 Ưu nhược điểm của SRVCC
Ƣu điểm của giải pháp này là:
Cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu trên cùng một công nghệ LTE (không cần
phải duy trì mạng 2G/3G).
Profile đƣợc chuẩn hóa nên sẽ tƣơng thích rộng, dễ dàng trong việc roaming.
Thiết bị đầu cuối sẽ đƣợc chuẩn hóa để tƣơng thích VoLTE.
Chuyển giao đƣợc quản lý bởi tiến trình EPC/LTE do vậy nên không có ảnh
hƣởng gì đến lớp IMS.
Với giải pháp SRVCC, bài toán roaming sẽ không còn là bài toán nan giải
nữa vì nó tƣơng thích với chuẩn 3GPP. Vấn đề roaming giữa các mạng IMS cũng đang đƣợc chuẩn hóa bởi GSMA.
Nhƣợc điểm của giải pháp này là:
Các nhà mạng phải triển khai SCC AS (Service Centralization and
Continuity Application Server) để quản lý chuyển giao thoại, video và đồng bộ hóa dịch vụ.
Phải đầu tƣ xây dựng mạng IMS, triển khai các Application Server cần thiết
57
Kết chƣơng:
LTE cung cấp dịch vụ dữ liệu Internet di động tốc độ cao không dùng cho thoại và tin nhắn SMS, nhƣng đây là 2 dịch vụ truyền thống chiếm tỷ trọng lớn trong doanh thu dịch vụ di động toàn cầu nên cần VoLTE.
Dựa trên tình hình thực tế và đặc tính của công nghệ, có 2 nhóm giải pháp chính đƣợc đƣa ra để thực hiện thoại trên mạng 4G-LTE tùy là CSFB và SRVCC.
Giải pháp CSFB tận dụng lại hạ tầng cũ 2G/3G để cung cấp dịch vụ thoại. Đây là giải pháp ban đầu khi triển khai LTE nhằm giảm chi phí đầu tƣ và tận dụng mạng chuyển mạch kênh của 2G/3G sẵn có.
Giải pháp SRVCC cần triển khai mới 1 mạng di động riêng, hoàn toàn có cả chuyển mạch kênh LTE gọi là mạng di động IMS để cung cấp dịch vụ thoại. Đây là giải pháp thƣờng đƣợc triển khai trong giai đoạn sau, khi mạng LTE đã dần hoàn thiện và yêu cầu tốn kém về mặt chi phí.
58
CHƢƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM LTE CỦA VIETTEL VÀ ĐỀ XUẤT
4.1 Tình hình triển khai LTE tại Việt Nam và thế giới
4.1.1 Tình hình triển khai LTE trên thế giới. [10] [12]
LTE đƣợc hãng NTT DoCoMo của Nhật đề xuất đầu tiên vào năm 2004, các nghiên cứu về tiêu chuẩn mới chính thức bắt đầu vào năm 2005. Tháng 5 năm 2007, liên minh Sáng kiến thử nghiệm LTE/SAE (LSTI) đƣợc thành lập, liên minh này là sự hợp tác toàn cầu giữa các hãng cung cấp thiết bị và hãng cung cấp dịch vụ viễn thông với mục tiêu kiểm nghiệm và thúc đẩy tiêu chuẩn mới để đảm bảo triển khai công nghệ này trên toàn cầu càng hợp càng tốt. Tiêu chuẩn LTE đƣợc hoàn thành vào tháng 12 năm 2008 và dịch vụ LTE đầu tiên đƣợc hãng TeliaSonera khai trƣơng ở Oslo và Stockholm vào ngày 14 tháng 12 năm 2009, đó là kết nối dữ liệu với một modem USB. Năm 2011, các dịch vụ LTE đƣợc khai trƣơng ở thị trƣờng Bắc Mỹ, với việc hãng MetroPCS giới thiệu mẫu điện thoại thông minh hỗ trợ LTE đầu tiên là Samsung Galaxy Indulge vào ngày 10 tháng 2 năm 2011.
Trong năm 2009 có 2 nhà cung cấp dịch vụ LTE đầu tiên là TeliaSonera ở Na- Uy và Thụy Điển. Năm 2010 có 16 nhà cung cấp dịch vụ LTE. Năm 2011 có 46 nhà mạng LTE. Đầu năm 2012, có 3 nhà mạng cung cấp dịch vụ LTE mới là Viva Bahrain, T-Mobile Hungary và KT Hàn Quốc, tới cuối năm 2012 là 148 nhà mạng với 75 triệu thuê bao.
Theo tổ chức GSA tính tới ngày 18 tháng 12 năm 2013 có 251 nhà mạng triển khai LTE tại 93 quốc gia. Số lƣợng các quốc gia có dịch vụ LTE tăng 45% trong năm 2013 với 29 quốc gia mới.
59
Hình 4.1: Biểu đồ tăng trƣởng số nhà mạng LTE đến 2013.
Tính đến cuối 2013 thì Mỹ đang thống trị thị trƣờng LTE toàn cầu với khoảng 46% thuê bao, theo sau là Nhật Bản và Hàn Quốc, mỗi quốc gia cùng chiếm 17%. Trung Quốc là thị trƣờng mới nhất khai trƣơng mạng LTE vào tháng 12/2013, điều này là cơ sở để dự báo những thay đổi lớn trên thị trƣờng này. Theo dự báo, thuê bao LTE tại Trung Quốc sẽ đạt mức tăng trƣởng hàng năm là 280% trong vòng 4 năm tới, nghĩa là Trung Quốc sẽ vƣợt Mỹ để trở thành thị trƣờng LTE lớn nhất thế giới vào năm 2017.
60
Hình 4.2 Biểu đồ lƣợng thuê bao LTE đến 2013.
Số thuê bao LTE toàn cầu đƣợc dự báo sẽ đạt 1.36 tỷ vào cuối năm 2018. Kết quả tăng trƣởng cao này có đƣợc do những triển khai thành công của các nhà khai thác nhƣ Verzon Wireles, SK Telecom, NTT DoCoMo, Everything Everywhere và Vodafone D2 (Đức).
4.1.2 Tình hình triển khai LTE tại Việt Nam. [13]
Ngày 01 tháng 9 năm 2010, Bộ Thông tin và Truyền thông đã cấp phép cho 05 doanh nghiệp đƣợc thử nghiệm mạng và dịch vụ LTE, bao gồm: VNPT; Viettel; VTC; FPT Telecom; CMC.
Ngày 10/10/2010, VNPT hoàn thành trạm BTS theo công nghệ LTE đầu tiên đặt tại tòa nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội.
Tháng 1/2013 ông Lê Nam Thắng, Thứ trƣởng Bộ Thông tin vàTruyền thông phát biểu rằng phải đến năm 2015 hoặc sau thời điểm này thì các giấy phép sử dụng công nghệ 4G mới đƣợc cấp cho các doanh nghiệp. Lý do không cấp phép sớm cho
61
4G là để đảm bảo hiệu quả đầu tƣ của các mạng di động, bởi hạ tầng mạng di động 3G mới đƣợc các doanh nghiệp đầu tƣ hàng ngàn tỉ đồng từ hơn ba năm nay và mới sử dụng hết khoảng 10% lƣu lƣợng. Một lý do khác nữa đƣợc Bộ Thông tin Truyền thông đƣa ra là công nghệ 4G còn mới, các thiết bị sử dụng chƣa nhiều do đó giá còn cao, bộ muốn chờ đến thời điểm 2015 hoặc sau đó để khi thiết bị 4G có nhiều hơn và giá rẻ đi mới cấp phép để công nghệ dễ đi vào cuộc sống.
Tháng 11/2013 trong cuộc họp giao ban Quản lý Nhà nƣớc Cục Viễn thông đƣa ra vấn đề nhiều doanh nghiệp viễn thông đang kiến nghị tới Bộ TT&TT điều chỉnh thời hạn cấp phép và triển khai mạng 4G sớm hơn so với dự kiến. Cũng theo đại diện của Cục Viễn thông, hiện tại, năng lực tài chính cũng nhƣ công nghệ của các nhà mạng đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của mạng 4G. Vì vậy, doanh nghiệp viễn thông khá tự tin để triển khai công nghệ mới này trƣớc 2 năm so với quy định. Nhƣng Bộ TT&TT vẫn khẳng định không cấp phép 4G trƣớc 2015, cần phải tuân thủ đúng lộ trình quy hoạch phát triển viễn thông quốc gia đến năm 2020 của Chính phủ, sớm nhất cũng phải tới năm 2015.
4.2 Quá trình thử nghiệm LTE tại Tập đoàn Viettel. [2]
4.2.1. Cơ sở để tiến hành thử nghiệm LTE
4.2.1.1 Tiêu chuẩn công nghệ thử nghiệm
Các thiết bị thử nghiệm của Viettel tại HCM và HNI đều tuân theo chuẩn LTE đƣợc đƣa ra trong 3GPP R8 vào quý 3 năm 2008. Cụ thể các tiêu chuẩn công nghệ chính nhƣ sau:
Chế độ hoạt động song công: FDD.
Băng tần hoạt động: 2600 MHz.
Các thiết bị hoạt động trên 5 độ rộng băng tần khác nhau (1.4 MHz, 3 MHz,
5 MHz, 10 MHz, 20 MHz).
Các công nghệ đƣợc áp dụng: OFDMA, SC-FDMA, MIMO, 64QAM.
Hỗ trợ tốc độ tối đa theo lý thuyết: Downlink 150 Mbps (Downlink với BW=20M) và Uplink 75 Mbps (Uplink với BW=20M).
62
4.2.1.2Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm phát sóng
Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm phát sóng với từng loại thiết bị thử nghiệm tại Hà Nội và Hồ Chí Minh đƣợc Viettel lựa chọn nhƣ sau:
Tiêu chí Thiết bị tại Hà Nội Thiết bị tại HCM
Lƣu lƣợng tối đa DL DL: 144Mbps DL:147Mbps
Lƣu lƣợng tối đa UL UL: 55 Mbps UL:55Mbps
Bảng 4.1 Lưu lượng phục vụ tối đa của một trạm phát sóng LTE Ghi chú: Bảng lưu lượng tối đa trên lấy theo chỉ tiêu kỹ thuật được các nhà sản xuất thiết bị cung cấp.
4.2.1.3 Băng tần sử dụng
Cấu hình thiết bị thử nghiệm.
Với băng thông Viettel đƣợc cấp phép : Uplink: 2520-2530 MHz
Downlink: 2640-2650 MHz
Cấu hình cụ thể của trạm gốc BS nhƣ sau:
Công nghệ: LTE 3GPP R8
Độ rộng kênh: 10 MHz => Số kênh tần số tƣơng ứng: 1 Số Sector : 3 sector/trạm
Công suất phát của trạm Tx = 43 dBm (20W)
Độ tăng ích của Anten: 18 dBi
Góc mở anten: 650 MIMO: 2x2 Chế độ song công: FDD Số kênh tần số: 1 tần số/1 sector Hệ số sử dụng lại tần số: 1
63
4.2.1.4 Các giao diện và kết nối trong mạng LTE Viettel
METRO CORE MME DCN IPBN SW_Core NMS IGW XGW HSS Core Router LSW1 LSW2 SW_DCN eNB Internet eNB eNB eNB SW_Core SW_DCN Acess Router X2 S1_MME S1_U S6a S11 SGi Core Router
Hình 4.3 Các kết nối và giao diện trong mạngLTE Viettel.
Giao diện X2
Thực hiện việc trao đổi giữa các eNB với nhau.
Các eNB đƣợc kết nối trực tiếp vào site route trong mạng truyền dẫn
Metro thông qua giao diện 1 GE.
Khi một eNB muốn gửi bản tin cho eNB khác thì bản tin sẽ đƣợc gửi
qua các hệ thống site route về route core, sau đó đƣợc đƣợc định tuyến đến eNB đích.
Giao diện SGi
Thực hiện việc trao đổi giữa XGW và mạng internet.
64
Hệ thống LAN switch đƣợc kết nối trực tiếp sang hệ thống core internet của Viettel ( hệ thống IPBN).
Lƣu lƣợng của mạng LTE sau khi đƣa đến XGW đƣợc chuyển sang mạng IPBN và thông qua gateway để đi internet.
Giao diện S1-U, S1-MME
S1-U: Thực hiện việc trao đổi giữa XGW và eNB.
S1-MME: Thực hiện việc trao đổi giữa MME và eNB.
Kết nối từ eNB đến MME và xGW thông qua hệ thống truyền dẫn Metro va LAN swicth.
Giao diện S6a
S1-U: Thực hiện việc trao đổi giữa MME và HSS.
MME và HSS trao đổi với nhau thông qua hệ thống LAN Switch.
Giao diện S11
S11 : Thực hiện việc trao đổi giữa MME và XGW.
MME và XGW trao đổi với nhau thông qua hệ thống LAN Switch.
Chia sẻ hạ tầng với các mạng viễn thông
Các kết nối và giao diện kết nối (X1, S1, SGi, S6a, S11…) đều dựa trên hạ tầng truyền dẫn, mạng sẵn có của Viettel hiện đang sử dụng cung cấp dịch vụ 3G và Internet cố định.
Viettel xây dựng mạng thử nghiệm LTE trên cơ sở hạ tầng, nhà trạm của mạng 3G và mạng 2G sẵn có. Các eNodeB của mạng LTE đặt cùng nhà trạm, Anten đặt chung cột với các thiết bị mạng 3G và mạng 2G.
65
4.2.2 Kết quả mô phỏng và thiết kế trạm thử nghiệm
4.2.2.1 Tiến độ triển khai dự án
Tiến độ lắp đặt thiết bị, thử nghiệm dịch vụ khách hàng trong hai thử nghiệm đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
o Tại HNI hoàn thành triển khai phát sóng 38/40 eNode, tối ƣu vào ngày 01/05/2011. Chính thức công bố thử
nghiệm thành công vào ngày 12/05/2011, bắt đầu cung cấp dịch vụ thử nghiệm cho khách hàng.
o Tại HCM ngày 12/07/2011 hoàn thành phát sóng 38/40 eNodeB, test và thử nghiệm toàn bộ các dịch vụ. Ngày
13/07/2011, bắt đầu kinh doanh thử nghiệm dịch vụ cho khách hàng.
o Đến thời điểm hiện tại cả 2 thử nghiệm LTE tại hai thành phố đều đã hoàn thành việc cấp phát USB cho khách
66
4.2.2.2 Kết quả mô phỏng vùng phủ tại HCM (Vị trí trạm là vị trí chính thức khi thử nghiệm).
67
Thiết kế trạm thực thế tại HCM
SiteName Longitude Latitude Height Azimuth SiteName Longitude Latitude Height Azimuth SiteName Longitude Latitude Height Azimuth
HC1639 106.662468 10.795706 28 90 HCM532 106.6493 10.793797 29.5 310 HCM354 106.644707 10.801592 24.8 320 HC1639 106.662468 10.795706 28 180 HCM579 106.657776 10.785758 28 330 HCM380 106.651703 10.797835 23 77 HC1639 106.662468 10.795706 28 310 HCM579 106.657776 10.785758 28 120 HCM380 106.651703 10.797835 23 180 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 60 HCM579 106.657776 10.785758 28 220 HCM380 106.651703 10.797835 23 310 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 180 HCM647 106.660225 10.792018 24 90 HCM383 106.638947 10.797451 25.5 40 HCM023 106.662766 10.798675 21.3 283 HCM647 106.660225 10.792018 24 200 HCM383 106.638947 10.797451 25.5 180