Về công nghệ, LTE và WiMAX có một số khác biệt nhưng cũng có nhiều điểm tương đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kĩ thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối đầu được tăng tốc bằng kĩ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa phương tiện và video. Theo lý thuyết, chuẩn WiMAX hiện tại (802.16e) cho tốc độ tải xuống tối đa là 70 Mbps, còn LTE có thể cho tốc độ đến 100Mbps.
29
Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa hai công nghệ. WiMAX dùng OFDMA còn LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA. Về lý thuyết, SC- FDMA được thiết kế làm việc hiệu quả hơn và các thiết bị đầu cuối tiêu thụ năng lượng thấp hơn OFDMA.
LTE còn có ưu thế hơn WiMAX vì được thiết kế tương thích với cả phương thức TDD và FDD. Ngược lại, WiMAX hiện chỉ tương thích với TDD truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 1 kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), còn FDD cho phép truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt. Điều này có nghĩa LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMAX.
Hiện tại WiMAX có lợi thế đi trước LTE: mạng WiMAX đã được triển khai và thiết bị WiMAX cũng đã có mặt trên thị trường, còn LTE thì mới bắt đầu được triển khai. Tuy nhiên LTE được hiệp hội các nhà khai thác GSM chấp nhận là công nghệ băng rộng di động tương lai của hệ di động hiện đang thống trị thị trường di động toàn cầu với khoảng 2,5 tỉ thuê bao (theo Informa Telecoms & Media) và trong ba năm tới có thể chiếm thị phần đến 89% (theo Gartner). Hơn nữa, LTE cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có sẵn trong khi WiMAX phải xây dựng từ đầu.
Nhận thấy lợi thế của LTE, một số nhà khai thác mạng đã cân nhắc lại việc triển khai WiMAX và đã có nhà khai thác quyết định từ bỏ con đường WiMAX để chuyển sang LTE, đáng kể trong số đó có hai tên tuổi lớn nhất tại Mỹ là AT&T và Verizon Wireless. Theo một khảo sát do RCR Wireless News và Yankee Group thực hiện gần đây, có đến 56% nhà khai thác di động chọn LTE, chỉ có 30% đi theo 802.16e. Khảo sát cho thấy các nhà khai thác di động ở Bắc Mỹ và Tây Âu nghiêng về LTE, trong khi các nước mới phát triển (đặc biệt là ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương) thì ủng hộ WiMAX.
Trong cuộc đua 4G, WiMAX và LTE hiện là hai công nghệ sáng giá nhất. Liệu hai công nghệ này có thể cùng tồn tại độc lập hay sẽ sát nhập thành một chuẩn chung? Hiệu năng của WiMAX và LTE tương đương nhau, do vậy việc quyết định hiện nay phụ thuộc vào yếu tố sẵn sàng và khả năng thâm nhập thị trường.
Bảng 1.6 - Bảng so sánh chung WiMAX và LTE (phần vô tuyến)
Yếu tố WiMAX (802.16e) LTE Đánh giá
Kiến trúc
mạng
Flat, IP based, BS+ASN GW
Very flat, IP based, eNodeB+aGW
Cả 2 đều làm giảm đáng kể số node so với 2G/3G
Các dịch vụ Dữ liệu gói, VoIP Dữ liệu gói, VoIP Tính di động MobileIP với tính di
động <120 km/h
Di động theo 3GPP
đến 350 km/h;
chuyển giao 2G/3G và roaming toàn cầu
LTE hoàn toàn
được chuẩn theo 3GPP
30
Yếu tố WiMAX (802.16e) LTE Đánh giá
Công nghệ
truy nhập
OFDMA có thể linh hoạt trong cả UL và DL
DL: OFDMA UL: SC-FDMA
SC-FDMA làm
giảm PAPR xuống khoảng 5dB, do đó UL tốt hơn Độ rộng kênh 1,25;3,5;5;7;8,75; 10;14; 15;20;28 MHz 1,25;2,5;5;10;15;20 MHz
Cả 2 đều linh hoạt
Phổ Có cấp phép và không cấp phép; 2,3;2,5;3,5;5,8 GHz Có cấp phép; các băng tần IMT-2000 LTE ưu thế ở các băng thấp, do đó có ưu điểm về vùng phủ Điều chế và mã hóa BPSK,…, 64-QAM; CC+CTC (+BTC+LDPC) QPSK,…,64-QAM; CC+CTC MIMO, số anten BS; 1,2,4; MS: 1,2 Closed + Open loop (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
eNodeB; 1,2,4; UE: 1,2 Closed + Open loop
LTE hoạt động giả thiết là 2 anten DL cho mỗi UE Các chế độ MIMO Phân cực + ghép kênh không gian Phân cực + ghép kênh không gian
HARQ Chase comb. + IR,
stop&wait
Chase comb. + IR, N = 8 stop&wait; UL sync., DL async. Mào đầu tổng
ở lớp MAC
VoIP + data ~ 25% VoIP + data ~ 15- 20%
LTE hiệu quả hơn, ví dụ tối ưu VoIP
31
Xét về tốc độ dữ liệu, WiMAX chỉ tương đương HSPA, trong khi LTE cho phép đạt tốc độ cao đến 150 Mb/s trong băng thông 2x20MHz do ít phần mào đầu hơn.
Hình 1.17 - Đánh giá hiệu quả sử dụng phổ tần số WiMAX và LTE
Về hiệu quả sử dụng phổ tần số, WiMAX tương đương HSPA, LTE cũng có hiệu quả sử dụng cao hơn.
Bảng 1.7 - So sánh các giới hạn khả năng công nghệ
WCDMA HSPA R6 HSPA R7 (HSPA+) WiMAX TDD 20MHz LTE R8 2x20MHz
Tốc độ bit lý thuyết trong trường hợp lý tưởng DL/UL
14/5 Mb/s 42/11 Mb/s 80/16 Mb/s 160/50
Mb/s
Trễ (round trip) 50 ms 30 ms 30 ms 10 ms
Hiểu quả phổ tần dữ liệu
DL/UL [bps/Hz/cell] 0,7/0,4 1,4/0,6 1,5/0,6 2,1/0,9
Hiểu quả phổ tần thoại
[người dùng/Hz/cell] 18 - 23 30 18 45 - 55
Suy hao đường max
1Mb/s / 64kb/s 162 dB 162 dB 153 dB 162 dB Phổ tần Băng IMT- 2000 Băng IMT- 2000 2300, 2500, 3500 Băng IMT- 2000 Vùng cell ở khu vực đô
thị (trong nhà– ngoài trời)
2,8 – 7,4
km 2,8 – 7,4 km 0,6 – 1,5 km
2,8 – 7,4 km
32 1.7. Kết luận chương
Công nghệ LTE dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA do đó sẽ tận dùng được hạ tầng mạng của công nghệ này, đảm bảo sự kế thừa phát triển rất lớn cho LTE. LTE nhờ sử dụng các mô hình điều chế mới (DL: OFDMA và UL: SC- FDMA) và một loạt các giải pháp công nghệ khác như lập lịch phụ thuộc kênh và thích nghi tốc độ dữ liệu, kỹ thuật đa anten (MIMO) để tăng dung lượng và tốc độ dữ liệu lên tới 300 Mb/s cho đường Downlink và lên tới 75 Mb/s cho đường Uplink. Mô hình truyền của LTE cũng được thiết kế tương thích với cả hai phương thức truyền là TDD và FDD và có thể triển khai ở nhiều băng tần khác nhau đảm bảo sự mềm dẻo cho công nghệ này có thể triển khai rộng khắp trên thế giới. Ngoài ra, công nghệ này liên tục được chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP và các tổ chức quốc tế khác, hiện này có phiên bản cao hơn của LTE là LTE-Advaced đã được triển khai ở một số nước trên thế giới và mang lại nhiều kết quả rất khả quan. Ngoài cung cấp các dịch vụ cơ bản như trong mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA, công nghệ LTE còn cung cấp nhiều yêu cầu nâng cao với tốc độ mạnh mẽ mà công nghệ khác không thể đáp ứng hoặc đáp ứng chưa đủ như: Hội nghị truyền hình, Truyền thông tốc độ cao... (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
So với công nghệ WiMAX, cho dù cả hai công nghệ LTE và WiMAX đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kĩ thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối đầu được tăng tốc bằng kĩ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa phương tiện và video. Tuy nhiên công nghệ LTE lại có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMAX, tốc độ cao hơn. Điều tạo ra ưu thế vượt trội của LTE so với WiMAX là LTE cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có sẵn trong khi WiMAX phải xây dựng từ đầu. LTE cũng được hiệp hội các nhà khai thác GSM chấp nhận là công nghệ băng rộng di động tương lai của hệ di động hiện đang thống trị thị trường di động toàn cầu với khoảng 2,5 tỉ thuê bao.
Tất cả những điều trên có thể cho ta thấy tương lai của công nghệ LTE là rất có triển vọng phát triển và có thể được triển khai thương mại rộng rãi trong thực tế, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng cũng như nhu cầu phát triển của xã hội.
33
Chương 2. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM LTE TẠI VIỆT NAM
Nội dung chương này khảo sát tình hình triển khai LTE trên thế giới và tại Việt Nam, từ đó đánh giá được xu hướng phát triển công nghệ cũng như xu hướng kỹ thuật của công nghệ LTE trên thế giới cũng như tại Việt Nam.
2.1. Tình hình triển khai mạng LTE trên thế giới
Theo báo cáo mới nhất của Hiệp hội thông tin di động trên trang www.gsacom.com thì đến tháng 9 năm 2013 trên thế giới:
+ Có 456 nhà cung cấp đang đầu tư phát triển LTE tại 143 nước. + 113 nhà mạng đang triển khai LTE ở quá 12 tháng.
+ 50 nhà mạng khác cam kết và đang thử nghiệm công nghệ LTE. Trong đó có 3 nhà mạng của Việt Nam đã thử nghiệm LTE: VNPT, Viettel và FPT.
+ Có 406 nhà mạng của 125 quốc gia đã tiến hành thương mại hóa dịch vụ trên nền LTE. Đến Q2 năm 2013 là khoảng 126,1 triệu thuê bao LTE.
+ Có 1240 sản phẩm đầu cuối LTE được sản xuất bởi 120 nhà sản xuất. .
Hình 2. 1 - Bản đồ triển khai LTE trên thế giới (Nguồn: LTEmaps.org)
34
2.2. Tình hình thương mại hóa LTE trên thế giới
Vào ngày 14/12/2009, LTE được thương mại hóa đầu tiên trên thế giới bằng việc ra mắt ở hai thủ đô Stockholm (Thụy Điển) và Oslo (Nauy) của hãng viễn thông TeliaSonera. Hai hãng cung cấp thiết bị cho TeliaSonera là Huawei và Ericsson (khoảng 0,6 triệu thuê bao LTE). Telia Sonera là doanh nghiệp đầu tiên triển khai LTE.
Theo dữ liệu từ Hiệp hội các nhà cung cấp di động toàn cầu (GSA), LTE được mong đợi trở thành chuẩn kế tiếp cho công nghệ di động băng rộng và những hãng Viễn thông bắt đầu chuyển đổi các mạng của họ. Đến hết năm 2010 đã có 17 mạng LTE được triển khai cung cấp dịch vụ. Năm 2011 đã có thêm 30 mạng LTE. Đến hết năm 2012 đã có thêm 146 mạng LTE tại 59 quốc gia. Đến 5/9/2013, trên thế giới có 213 mạng LTE, dự kiến cuối năm có tới 260 mạng LTE được triển khai.
Theo dự báo của các nhà phân tích thì đến năm 2015, trên toàn thế giới có 3,4 tỷ thuê bao băng rộng, trong đó: 220 triệu thuê bao LTE (6,47%); 196 triệu TD-SCDMA (5,76%); 426 triệu thuê bao CDMA2000 và EVDO (12,53%); 74 triệu Mobile WiMAX (2,18%); 2,5 tỷ thuê bao HSPA (73,06%) trên 43 băng tần số.
2.3. Tình hình triển khai LTE-Advanced trên thế giới
Về LTE-Advanced, tháng 12/2012, ITU thống nhất đưa LTE-Advanced và WirelessMAN-Advanced là các chuẩn chính thức của IMT-Advanced (ITU coi là 4G). ITU cũng thấy rằng 4G có thể cũng sẽ được áp dụng cho các phiên bản trước đây của các công nghệ này (LTE và WiMAX và các công nghệ 3G cải tiến khác). Hiện nay, các nhà khai thác vẫn đang tiếp tục nghiên cứu phát triển mạng 4G thực sự thế hệ sau (LTE-Advanced) bất chấp một thực tế là thế giới hầu như vẫn đang triển khai thương mại hóa công nghệ LTE. Ví dụ: Tại Hàn Quốc nhà mạng SK Telecom ở Hàn Quốc đã chính thức triển khai mạng LTE-Advanced (LTE-A) thương mại đầu tiên của thế giới từ tháng 6 năm 2013.
2.4. Tình hình triển khai LTE tại Việt Nam 2.4.1. Mục đích thử nghiệm LTE tại Việt Nam 2.4.1. Mục đích thử nghiệm LTE tại Việt Nam
Quyết định số 32/2012/QĐ-TTg ngày 27/7/2012 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển viễn thông quốc gia đến năm 2020 đã nêu rõ “Từ nay đến năm 2014 từng bước nghiên cứu, thử nghiệm, đánh giá và từ năm 2015 xem xét triển khai dịch vụ viễn thông di động băng rộng thế hệ tiếp theo tại các băng tần mới đã được quy hoạch phù hợp với xu hướng chung của thế giới và điều kiện phát triển cụ thể của Việt Nam”. Do đó trong giai đoạn từ 2012-2015 Bộ Thông tin và Truyền thông chỉ cấp phép thử nghiệm mạng và dịch vụ viễn thông di động băng rộng thế hệ tiếp theo.
35 Các mục đích chính của việc thử nghiệm:
- Thử nghiệm đánh giá công nghệ LTE tại các thành phố lớn của Việt Nam, nơi tập trung các thuê bao sẵn sàng sử dụng dịch vụ khi được cung cấp.
- Đánh giá khả năng thương mại dịch vụ viễn thông LTE.
Thời gian thử nghiệm: Bộ Thông tin và Truyền thông đã xây dựng khung cấp phép thử nghiệm cung cấp dịch vụ viễn thông WiMAX, LTE trong đó tổ chức thử nghiệm từ tháng 9/2010 đến tháng 9/2012.
- Xác định được mức độ cạnh tranh với 3G.
- Đánh giá nhu cầu đối với dữ liệu tốc độ cao và chất lượng dịch vụ. - Đánh giá mức độ giảm của CAPEX và OPEX.
- Tối ưu hóa mạng lưới, đánh giá mức độ phức tạp khi chuyển đổi sang LTE. - Đánh giá sự tương thích và hướng người sử dụng đối với các đầu cuối LTE.
Ngày 01 tháng 9 năm 2010 Bộ Thông tin và Truyền thông đã cấp phép cho 05 doanh nghiệp được thử nghiệm mạng và dịch vụ viễn thông công nghệ LTE, bao gồm:
- Tập đoàn Bưu chính, Viễn thông Việt Nam (VNPT); - Tập đoàn Viễn thông Quân đội (Viettel); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tổng công ty Truyền thông Đa phương tiện (VTC); - Công ty Cổ phần Viễn thông FPT (FPT Telecom); - Công ty Cổ phần Hạ tầng Viễn thông CMC (CMCTI) 2.4.2. Tiêu chuẩn và công nghệ thử nghiệm LTE tại Việt Nam
Các tiêu chuẩn và công nghệ chung của hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo được áp dụng trong quá trình thử nghiệm, doanh nghiệp có thể lựa chọn công nghệ phù hợp với nhu cầu. Các tiêu chuẩn được áp dụng như sau:
- Hoạt động ở băng tần : 700 MHz-2,6 GHz. - Tốc độ:
+ DL: 100Mbps ( ở BW 20MHz)
+ UL: 50 Mbps với 2 aten thu một anten phát. - Độ trễ : Nhỏ hơn 5ms.
- Độ rộng băng thông linh hoạt: 1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
- Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 200 km/h tùy băng tần.
36 - Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD - Độ phủ sóng từ 5-100 km
- Dung lượng 200 user/cell ở băng tần 5 MHz. - Chất lượng dịch vụ :
+ Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. + VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt.
- Liên kết mạng:
+ Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo.
+ Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽ nhỏ hơn 300 ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500 ms cho các dịch vụ còn lại.
- Chi phí: Chi phí triển khai và vận hành hợp lý.
- Tính hướng người dùng (thuận tiện, kết nối, thời lượng pin..). 2.4.3. Kết quả thử nghiệm LTE tại Việt Nam
2.4.3.1. Kết quả thử nghiệm của VNPT
VNPT đã được cấp giấy phép thử nghiệm LTE trong thời gian từ 1/9/2010 đến 1/9/2012. Ngày 10/10/2010, VNPT đã tuyên bố 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 với tốc độ truy cập Internet có thể lên đến 60 Mbps.
Giai đoạn 1 dự án thử nghiệm cung cấp dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE của VNPT sẽ được VDC triển khai với 15 trạm BTS tại Hà Nội, bán kính phủ sóng mỗi trạm khoảng 1 km.
Kết quả thử nghiệm của VNPT như sau: - Tổng số trạm phát sóng: 15 trạm - Sơ đồ kết nối:
37
Hình 2. 2 - Sơ đồ hệ thống LTE của VNPT - Các thông số kỹ thuật của các trạm phát sóng eNodeB của VNPT Chế độ song công: FDD
Uplink: 2500-2570 MHz Downlink: 2620-2690 MHz
Công suất phát của trạm Tx = 2x40W