1. Nội dung thiết kế tốt nghiệ p:
3.1 Mức độ người dùng mạng LTE
Về thương mại hóa LTE thì cơng nghệ LTE được TeliaSonera telco đầu tiên trên thế giới thương mại hóa ở hai thủ đơ Stockholm (Thụy Điển) và Oslo (Na Uy) vào năm 2010 và tiếp tục triển khai ở Phần Lan. Trong năm 2011, hãng này tiếp tục mở rộng công nghệ LTE tới 25 thành phố ở Thụy Điển và 4 thành phố ở Nauy với tần số 2.6GHz băng thông 20MHz và tốc độ là 100Mbps. Nhà mạng Telstra (Úc) là nhà mạng đầu tiên trên thế giới chính thức xác nhận về việc triển khai LTE với quy mơ rộng rãi. Cùng với đó, Ericsson là nhà sản xuất thiết bị đầu tiên phát triển hạ tầng phục vụ hệ thống mạng LTE trên tần số 1.8GHz. Tại thị trường Mỹ, hãng Verizon Wireless cho biết, mạng LTE của họ sẽ sử dụng phổ ở tần số 10MHz hỗ trợ tốc độ
để phủ sóng hơn 100 thành phố lớn của Mỹ. Tại thị trường Nhật, hãng NTT Docomo đã bắt đầu đưa ra các dịch vụ công nghệ LTE vào năm 2010 với tốc độ đạt tới 250Mbps, giai đoạn này hãng sẽ sử dụng tần số 2GHz băng thơng 15MHz và anten MIMO có khoảng 20 nghìn trạm gốc và sang năm 2012 hãng sẽ chuyển sang tần số 1.5GHz.
Như vậy, đến hết năm 2010 đã có 17 mạng LTE được triển khai cung cấp dịch vụ. Đến năm 2011 có thêm 30 mạng được cung cấp và tới 9/2012 là 49 mạng LTE trên toàn thế giới. và theo phân tích thì đến năm 2015 trên thế giới sẽ có khoảng 3.4 tỉ th bao băng thơng rộng, trong đó là 273 triệu thuê bao LTE chiếm 7% và 3.6 tỷ thuê bao HSPA chiếm 73.06%. Các dịch vụ triển khai trên nền mạng LTE gồm: dịch vụ thoại, tin nhắn, truyền thông tốc độ cao, dịch vụ dữ liệu, dịch vụ đa phương tiện, tính tốn mạng cơng cộng, bản tin hợp nhất, thương mại điện tử, trò chơi tương tác trên mạng, quản lý tại nhà…
3.2.2 Xu hướng băng thông rộng ở Việt Nam
Tại Việt Nam, công nghệ di động 3G đã thực sự phổ biến với sự góp mặt của nhiều nhà mạng và điển hình là Viettel và VNPT. Điều này được thể hiện qua vùng phủ sóng và số thuê bao mà hai nhà mạng này có được.
Bảng 3.1 Diện tích vùng phủ và số lượng thuê bao 3G (tới 2011) Vùng phủ sóng (%) Số lượng thuê bao
Viettel 100 3.38 triệu
VNPT 100 8 triệu
Nhìn vào các thơng số trên ta có thể thấy cơng nghệ di động 3G ở Việt Nam vẫn đang phát triển hết sức mạnh mẽ, người sử dụng thích ứng rất nhanh với những công nghệ di động mới. Sau khi các nhà mạng di động ở Việt Nam đã tham gia cung cấp các dịch vụ bằng những công nghệ tiên tiến WCDMA/HSPA, WCDMA/HSPA+ như truy cập Mobile internet, MobileTV, Mobile Game…thì người dùng đã có nhiều cơ hội tiếp cận với nhiều dịch vụ có chất lượng tốt hơn. Khi
trải nghiệm dịch vụ của người sử dụng là vô tận. Bởi vậy trong tương lai không xa, 3G sẽ lại lỗi thời và khi đó cơng nghệ di động 4G sẽ đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người dùng. Và công nghệ LTE là giải pháp mà các nhà mạng di động đang nhắm tới. Các dịch vụ như video streaming, Game online, Mobile TV…với nhu cầu xem TV, chơi game, nghe nhạc trên thiết bị đầu cuối di động ở mọi lúc mọi nơi có thể là động lực phát triển công nghệ LTE ở Việt Nam. Tại Hội nghị Viễn thông quốc tế được tổ chức tại Hà Nội vào 6/2011, đề án đưa Việt Nam trở thành nước mạnh về CNTT-TT được đưa ra. Nội dung đề án là tới năm 2015, Việt Nam sẽ hồn thành cơ bản mạng băng thơng rộng kết nối trên tồn đất nước, phủ sóng di động băng rộng đến 85% dân cư. Tới năm 2020, hồn thiện mạng băng thơng rộng và phủ sóng tới 95% dân cư.
3.2.3 Các loại dịch vụ và ứng dụng khi triển khai công nghệ
Cũng giống như hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động cận 4G và 4G cũng vẫn sẽ cung cấp các loại dịch vụ và ứng dụng chính: di động, viễn thơng, internet nhưng với tốc độ cao hơn có thể lên tới 200Mbps đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện. Với khả năng cung cấp dịch vụ với tốc độ bit cao thì cơng
nghệ LTE có thể đưa tới người dùng những dịch vụ chất lượng tốt, đảm bảo như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, thơng tin về vị trí, về thương mại di động, điều khiển từ xa… Cũng có thể phân chia dịch vụ ra làm 2 loại chính là dịch vụ cơ sở và dịch vụ đa phương tiện.
Dịch vụ cơ sở gồm có:
Các dịch vụ xa cung cấp khả năng thông tin giữa hai thiết bị đầu cuối theo
các giao thức đã được thỏa thuận như các cuộc gọi khẩn cần giữ kín, dịch vụ bản tin ngắn, dịch vụ nhóm thoại và phát thanh thoại…
Các dịch vụ mang cung cấp khả năng truyền dẫn tín hiệu giữa giao diện
Dịch vụ đa phương tiện gồm có:
Các dịch vụ điểm tới điểm đối xứng như truyền hình hội nghị, điện thoại
thấy hình, điện thoại IP, truy cập internet điện tử.
Các dịch vụ điểm tới điểm không đối xứng như y tế từ xa có hình ảnh, thư
tiếng, video theo u cầu, báo điện tử, Fax…
Các dịch vụ đa điểm đa phương tiện như tin tức, dự báo thời tiết, truyền hình
di động, truyền thanh di động…
Bên cạnh đó cơng nghệ cận 4G LTE cịn đem tới những loại hình dịch vụ và ứng dụng điển hình như:
Truyền thông tốc độ cao: với khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao mạng LTE
cho phép truy cập internet với tốc độ rất cao, phục vụ cho các ứng dụng theo yêu cầu như video có độ phân giải cao, audio chất lượng, các ứng dụng mua bán trực tuyến với các sản phẩn hữu hình như âm nhạc, phần mềm…
Dịch vụ thoại (voice telephony): vẫn cung cấp các dịch vụ thoại khác nhau
đang có nhưng khơng cố gắng lặp lại các dịch vụ thoại truyền thống, dịch vụ vẫn đảm bảo nhưng dựa trên công nghệ LTE và chủ yếu dùng thoại trên nền tảng IP.
Tin nhắn (messaging): không giống như tin nhắn trong 3G đơn thuần chỉ là
bản tin text, tin nhắn sử dụng công nghệ LTE cho phép email đi kèm và có thể sử dụng trong thanh toán trực tuyến như vé xem phim, hóa đơn điện nước…
Dịch vụ dữ liệu (data service) cho phép kết nối thời gian thực giữa các đầu
cuối, cùng với các gia tăng đặc tả giá trị như tính tin cậy và phục hồi nhanh kết nối, các kết nối chuyển mạch ảo (SVC), quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi… Tóm lại dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu.
Dịch vụ đa phương tiện (multimedia service): cho phép nhiều người tương
vừa nói chuyện vừa hiển thị thơng tin. Ngồi ra các máy tính có thể tương tác với nhau.
Tính tốn mạng cơng cộng (PNC): cung cấp các ứng dụng tính tốn trên cơ
sở mạng cơng cộng cho thương mại và các khách hàng. Nhà mạng có thể cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý riêng, các dịch vụ thương mại cụ thể với tất cả hay một phần lưu trữ xử lý ngay trên mạng. Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng có thể tính cước theo giờ, ngày, tuần… hay theo phí bản quyền đối với dịch vụ ứng dụng cung cấp.
Bản tin hợp nhất: hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voice, email, fax qua các giao
diện chung. Thông qua các giao diện này người sử dụng sẽ truy nhập tất cả các loại tin nhắn trên khơng phụ thuộc vào hình thức truy nhập (hữu tuyến hay vơ tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vơ tuyến). Đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi lời nói sang file văn bản và ngược lại được thực hiện ở server ứng dụng cần phải được thực hiện ở dịch vụ này.
Môi giới thông tin: bao gồm quảng cáo, tìm kiếm, và cung cấp thơng tin đến
khách hàng tương ứng với nhà cung cấp.
Thương mại điện tử: cho phép khách hàng mua hàng hóa, dịch vụ được xử lý
bằng điện tử trên mạng, có thể bao gồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thơng tin thanh tốn tiền, cung cấp khả năng bảo mật… Ứng dụng hữu ích cho ngành ngân hàng.
Trị chơi tương tác trên mạng: cung cấp cho khách hàng một phương thức
gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi tương tác cộng đồng.
Thực tế ảo phân tán: tham chiếu tới sự thay đổi được tạo ra có tính chất kỹ
thuật các sự kiện, con người, địa điểm, kinh nghiệm… của thế giới thực mà ở đó người tham dự và các nhà cung cấp kinh nghiệm ảo phân tán về địa lý. Dịch vụ này yêu cầu sự phối hợp phức tạp của những tài nguyên khác nhau.
Quản lý tại gia: với sự ra đời của các thiết bị mạng thông minh, các thiết bị
này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà, các hệ thống đang hoạt động, hệ thống giải trí, và các cơng cụ khác tại nhà.
Ngồi các dịch vụ điển hình trên cịn có rất nhiều dịch vụ khác có thể triển khai nhờ công nghệ LTE như các dịch vụ trong y tế, chính phủ điện tử, nghiên cứu đào tạo từ xa, nhắn tin đa phương tiện… Càng về sau, các dịch vụ và ứng dụng càng đa dạng và phong phú, việc xây dựng, phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt. Chình vì vậy, nó thuận tiện cho các nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng triển khai đến cho khách hàng.
3.2.4 Nội dung cấp phép thử nghiệm mạng LTE
Công nghệ LTE ở Việt Nam vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm. Trước khi đưa ra thị trường công nghệ này cần được thử nghiệm ở nhiều địa bàn để có thể đưa ra được những dịch vụ tốt nhất. Khi bước vào thử nghiệm cơng nghệ LTE thì việc cấp phép thử nghiệm là yếu tố đầu tiên của việc triển khai thử nghiệm. Việc cấp phép thử nghiệm gồm:
Phạm vi thử nghiệm tối đa trên hai tỉnh hoặc thành phố trực thuộc trung
ương.
Quy trình thử nghiệm:
- Giai đoạn 1: Được triển khai tối đa 100 trạm thu phát sóng và được phép cung cấp dịch vụ cho 1000 khách hàng trên địa bàn một tỉnh hoặc thành phố trực thuộc trung ương.
- Giai đoạn 2: Gia hạn giấy phép thử nghiệm. Có thể xem xét mở rộng quy mô thử nghiệm đối với từng doanh nghiệp nhưng tối đa không quá 625 trạm thu phát sóng và 5000 khách hàng trên địa bàn một tỉnh hay thành phố. Thời gian thử nghiệm gồm thiết lập mạng và dịch vụ mạng trong vòng một năm, thời gian gia hạn hoặc tổng thời gian các lần gia hạn không quá một năm.
- Báo cáo định kỳ 6 tháng và sau một năm kết thúc cấp phép thử nghiệm. Sau khi được cấp phép thử nghiệm, ở Việt Nam đã có 7 doanh nghiệp được phép thử nghiệm công nghệ LTE gồm: VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC, VTC, EVN Telecom và Gtel. Thời gian thử nghiệm là 1 năm. Theo luật về viễn thông, các doanh nghiệp trên phải thực hiện đấu giá sử dụng tần số để được giấy phép hoạt
Các doanh nghiệp được cung cấp tổng băng thông là 20MHz (10MHz cho downlink và 10MHz cho uplink) để thử nghiệm, sử dụng phương pháp song công FDD, trong khoảng băng tần 2.5GHz-2.69GHz. Hiện tại, công nghệ LTE cho phép cấu hình hệ thống mạng với tỉ lệ tái sử dụng băng tần là N=1, tốc độ thử nghiệm đạt được cho đường xuống là 75Mbps, đường lên là 25Mbps. Hiệu suất phổ đạt được là 7bit/s/Hz cho đường lên và 3bit/s/Hz cho đường xuống. Khi tiến hành thử nghiệm, các nhà mạng phải đảm bảo:
Đảm bảo hệ thống có khả năng phủ sóng lớn trong mơi trường có tầm nhìn
thẳng hoặc có sự che chắn lớn, khu vực đông dân cư.
Đảm bảo về mặt chất lượng dịch vụ.
Đảm bảo về tính năng chống nhiễu tốt như can nhiễu giữa các trạm, can
nhiễu giữa các sóng vơ tuyến khác.
Đảm bảo khả năng phục vụ tối đa của thiết bị.
Đảm bảo tính tương thích với các hệ thống thiết bị có sẵn trong mạng.
Đảm bảo khả năng chuyển vùng, chuyển giao với các hệ thống thiết bị khác
nhau và với mạng 2G/3G.
Đảm bảo hiệu suất sử dụng phổ cao.
Đảm bảo hệ thống có khả năng bảo mật cao.
Đảm bảo lưu lượng phục vụ tối đa đạt 75Mbps trên một eNodeB.
Bán kính phủ sóng của 1 trạm thu phát: khu vực nội thành tối đa là 1.2km
(độ cao tối đa của anten là 45m); khu vực ngoại thành là 5.4km (độ cao của anten là 35m).
Đi đơi với việc đảm bảo những u cầu trên thì việc đo kiểm đánh giá công nghệ LTE cũng phải được thực hiện. Quá trình kiểm tra này dựa vào:
Tham số cơng suất tín hiệu thu (RSRP) để đánh giá mức độ phủ sóng của
mạng LTE (Nếu RSRP > -70dB thì tín hiệu là tốt, -85dB<RSRP<-70dB thì tín hiệu là trung bình, cịn RSRP< -85dB thì tín hiệu là xấu).
Chất lượng dịch vụ của mạng khi người sử dụng di chuyển với tốc độ cao.
Đo kiểm Handover giữa các trạm.
Tất cả những vấn đề trên được dùng để đánh giá khả năng của công nghệ LTE khi áp dụng vào mạng. Từ đó chỉ ra được lợi thế của thế hệ cận di động 4G so với thế hệ đi trước. Trên thế giời, kết quả đo thử nghiệm những thông số cơ bản thu được có thể xấp xỉ lý thuyết nhưng ở Việt Nam với trình độ cơng nghệ chưa mấy phát triển thì việc thử nghiệm vẫn cịn khó khăn và kết quả thu được vẫn cịn là khiêm tốn.
3.2.5 Thử nghiệm cơng nghệ và kết quả
3.2.5.1 Đánh giá thông lượng khi sử dụng dịch vụ
Thí nghiệm này được thực hiện tại hội nghị ICCIT 2012 tại Bangladesh. Trong thử nghiệm này sử dụng: một eNodeB duy nhất (trạm LTE cơ sở) sử dụng kỹ thuật MIMO 2*2, ba thiết bị người dùng UE, một máy tính để mơ phỏng giao thức truyền tập tin (FTP) và giao thức dữ liệu đơn vị (UDP), các máy chủ trực tuyến kết nối với các gói lõi dữ liệu liên quan/kiến trúc hệ thống thiết bị phát triển (EPC/SAE), 3 latop được sử dụng để biểu thị, giám sát đường lên và đường xuống và thể hiện hiệu năng của thiết lập mạng LTE. Hình 3.2 thể hiện mạng thiết lập thí nghiệm.
Các thơng số cấu hình trong thử nghiệm: sử dụng điều chế 64QAM, MIMO 2*2 ở đường xuống, SIMO 1*2 ở đường lên, băng thông sử dụng là 20MHz, băng tần cơ sở là 2.6GHz và truyền tải theo chế độ song cơng FDD.
Những thiết bị sử dụng trong mạng LTE thử nghiệm là một máy chủ thuê bao thường trú (HSS), một thực thể quản lý di động (MME), một cổng phục vụ (S-GW), một cổng mạng dữ liệu gói (P-GW) và một eNodeB. Các UE sử dụng trong thử nghiệm được xác định trong các chi tiết kỹ thuật của 3GPP. Bảng sau cung cấp các thiết bị, thông số và đặc điểm kỹ thuật cho cuộc thử nghiệm.
Bảng 3.2 Bảng thông số sử dụng trong thử nghiệm
eNodeB Trạm gốc cơ sở LTE
Test UE 3GPP LTE
MME Một phần của mạng lõi (EPC)
P-GW/S-GW Một phần của mạng lõi (EPC)
Băng tần 2.6GHz
Điều chế 64 QAM cho cả hướng lên và xuống Công suất phát DL: 40dBm; UL: 23dBm
Cấu hình anten DL: MIMO 2*2; UL: SIMO 1*2
Có 3 phạm vi thử nghiệm cần được kiểm tra là:
FTP: thông lượng UL và DL sử dụng dịch vụ FTP
UDP: thông lượng UL, DL sử dụng dịch vụ UDP
Video trực tuyến: nhiều dòng video sử dụng dịch vụ này
Sau khi đã thiết lập được mạng với những thông số và thiết bị đúng yêu cầu thì việc tiếp theo là cấu hình cho mạng vừa thiết lập. Hình 3.3 thể hiện một ví dụ về sơ đồ cấu hình sử dụng trong thực nghiệm này.
Sau khi thực nghiệm, ta sẽ đo được tổng thông lượng của các UE ở cả đường lên và đường xuống trong dịch vụ FTP và UDP. Kết quả đo được trên thí nghiệm với