4.3.1. Các tùy chọn nâng cấp lên LTE
Hình 4.6: Các tùy chọn phát triển lên LTE
LTE cung cấp con đường tiến hóa cho các nhà khai thác triển khai tất cả các công nghệ 3GPP và phi 3GPP. Song song với giao diện vô tuyến mới cấp cao của nó, LTE yêu cầu sự tiến hóa từ các mạng chuyển mạch lai kênh/gói hiện nay trở thành một môi trường đơn giản hóa, toàn IP. Dựa trên họ chuẩn UMTS/HSPA, LTE sẽ tăng cường các khả năng của các công nghệ mạng tế bào hiện tại để thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao của khách hàng có thói quen với các dịch vụ băng rộng cố định. Như vậy, nó hợp nhất môi trường định hướng thoại của các mạng di động hiện nay với các khả năng dịch vụ tập trung
số liệu cho Internet cố định. Một mục tiêu then chốt khác của dự án là hòa hợp các hệ thống LTE cùng tồn tại với các mạng chuyển mạch kênh kế thừa. Điều này cho phép các nhà khai thác đưa ra LTE hoàn toàn IP và duy trì giá trị của các nền tảng dịch vụ dựa trên thoại đang tồn tại trong khi thu lợi từ sự đẩy mạnh thực thi LTE cho các dịch vụ số liệu.
Có nhiều tùy chọn để nâng cấp công nghệ mạng hiện tại lên LTE cho cả các công nghệ 3GPP và phi 3GPP. Với các công nghệ mạng tế bào 3GPP, con đường tiến hóa lên LTE dễ thấy nhất là từ GSM lên EDGE, tiếp theo lên WCDMA rồi HSPA và cuối cùng là lên LTE. Ngoài ra, còn có nhiều con đường phát triển trực tiếp từ công nghệ 3GPP hiện tại lên LTE mà bỏ qua các bước trung gian khác, chẳng hạn từ công nghệ WCDMA lên LTE mà bỏ qua bước phát triển trung gian lên HSPA.
Sự tiến hóa lên LTE là tự nhiên đối với các nhà khai thác dựa trên họ công nghệ 3GPP. Nhưng với nhiều nhà khai thác di động dựa trên các công nghệ phi 3GPP (như CDMA2000 của 3GPP2) cũng nên có quyết định tiến lên LTE bởi vì hệ thống tương đương với LTE của 3GPP2 là UMB đã bị hủy chọn. Để tiến lên thế hệ 4G thì hoặc là sẽ triển khai LTE hoặc là triển khai một hệ thống không dây hoàn toàn khác là WiMAX. Việc quyết định theo hướng nào còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa như kinh tế, thị trường...
4.3.2 Băng tần LTE
Viettel: băng tần 700 MHz phù hợp hơn
Trái ngược với quan điểm "tiến lên 4G bằng băng tần 1800 MHz", đại diện của nhà mạng Viettel lại cho rằng với điều kiện của Việt Nam hiện nay, việc sử dụng băng tần 700 MHz là phù hợp hơn. Theo lộ trình, Việt Nam sẽ tiến hành ngưng phát sóng truyền hình analog từ năm 2015 tại các thành phố lớn và việc này sẽ giúp "dôi dư" ra băng tần 700 MHz. Băng tần này có thể sử dụng cho dịch vụ di động băng thông rộng; có vùng phủ tốt hơn cho vùng nông thôn, và có suất đầu tư giảm nên nhà mạng có điều kiện giảm giá dịch vụ cung cấp cho vùng nông thôn.
Theo tính toán của Viettel, nếu để phủ sóng 4G LTE ở Hà Nội với băng tần 700 MHz thì chỉ cần 70 trạm BTS, nhưng nếu triển khai trên băng tần 2.6GHz thì cần tới 130 trạm BTS.
Phía Viettel cho biết, theo số liệu thống kê thì lĩnh vực di động có thể tạo ra doanh thu tăng gấp 4 lần so với doanh thu từ truyền hình nên Viettel đưa ra khuyến nghị Bộ TT&TT nên quy hoạch tần số 700 MHz cho 4G trên cơ sở 3 yếu tố chính là chi phí đầu tư thấp, phủ sóng tốt và thiết bị đã sẵn sàng cho tần số này.
4.3.4 Tiến trình triển khai lên 4G từ 2,5G của Viettel Giai đoạn 1: Kết hợp GPRS vào mạng GSM
Giai đoạn này hoàn thành trong năm 2006. Thực chất vấn đề ở đây là chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G trong tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN. GGSN được kết nối với mạng GSM đang có qua SGSN và PCU (Packet Control Unit). PCU được lắp đặt phía BSC với mục đích bổ sung chức năng điều khiển gói cho BSC trong quá trình khai thác dịch vụ GPRS.
Cấu trúc mạng GPRS được xây dựng trên nền của hệ thống GSM hiện tại. Hệ thống mạng truy cập của GSM được giữ nguyên mà chỉ cần nâng cấp phần mềm. Cụ thể BTS, BSC phải được nâng cấp phần mềm, MS phải có chức năng GPRS, HLR/VLR, AuC và EIR cũng cần được nâng cấp phần mềm để quản lý dịch vụ dữ liệu. Phân hệ mạng lõi được bổ sung thêm phần chuyển mạch gói với hai nút chính: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS(SGSN) và nút hỗ trợ cổng GPRS(GGSN). Bằng cách này, với nâng cấp không đáng kể, hệ thống có thể cung cấp dịch vụ dữ liệu gói cho thuê bao di động rất thích hợp với các dịch vụ dữ liệu không đối xứng. Giai đoạn này chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G trong tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN.
Chức năng định tuyến chính được thực hiện thực hiện thông qua các điểm hỗ trợ, bao gồm: GGSN và SGSN. Bên cạnh đó có một mạng backbone để nối các điểm GGSN và SGSN với nhau, và một cổng biên
giới để kết nối với các mạng PLMN khác. Ngoài ra còn có server quản lý tên miền để phục vụ cho mục đích biên dịch địa chỉ.
Hình 4.7: Cấu trúc mạng GSM- GPRS
Để tăng tốc độ trên giao diện vô tuyến EDGE thay thế phương thức điều chế GMK của GSM (1bit/ symbol) bằng điều chế 8-PSK, tương ứng với 3bit/ symbol. Tốc độ symbol của một kênh vật lý trong EDGE là 271 kbit/s, tức là 69,2 kbp/khe thời gian, gấp 3 lần so với tốc độ 22,8 kbit/s /khe thời gian nếu dùng GSMK.
Bằng việc sử dụng lại cấu trúc của GPRS, EDGE có thể cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu gói với tốc độ từ 11,2 kbit/s đến 69,2 kbit/s cho một khe thời gian. Ngoài ra, EDGE còn hỗ trợ phương thức sử dụng nhiều khe thời gian để tăng tốc độ truyền gói lên 554 kbit/s.
Việc triển khai EDGE trong các hệ thống GSM đòi hỏi phải nâng cấp hạ tầng vô tuyến, còn phần core network sẽ không có nhiều thay đổi vì các node của GPRS, SGSN, GGSNđều ít nhiều độc lập với tốc độ truyền dữ liệu. Đối với các giao thức truyền trong suốt, EDGE sẽ thực hịên cơ chế tương tích kết nối (lin adaptation) để thay đổi các phương thức mã hoá và
điều chế nhằm cung cấp các khe thời gian có chất lượng đáp ứng các yêu cầu về tốc độ bit và BER.
Giai đoạn 2: Triển khai mạng UMTS
Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sử dụng các BTS GSM sẵn có, các trạm mới triểnkhai là các Node B (Node B Universal BTS), được kết nối với mạng di động qua các RNC(Radio Network Controler). Các RNC có thể nối trực tiếp với SGSN hoặc nối với MSC.Lúc này MSC và SGSN được thay đổi cho mục đích thích ứng với mạng UMTS nên gọi làMSCu và SGSNu. Những thay đổi này là cần thiết để từng bước xoá bỏ mạng GSM thế hệhai, phát triển lên mạng 3G. Các Node B là các trạm thu phát gốc chung (Node B Universal BTS) tích hợp đầu tư về từ các site GSM đang tồn tại (tầng vĩ mô, M-Cell, InCell). Chúng rất linh hoạt để sử dụng lại/ triển khai các site đang tồn tại.
Hình 4.8: Mô hình mạng 3G
Trong giai đoạn này chúng ta tiến hành triển khai thử nghiệm mạng 3G tại Hà Nội, ĐàNẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Dự kiến thời gian tiến hành thử nghiệm là từ tháng10/2006 đến 12/2006.
Giai đoạn 3: Xây dựng mạng lõi cơ sở IP
Trong giai đoạn này, Viettel Mobile sẽ tập trung cho việc phát triển mạng lõi thông qua việc xây dựng một mạng lõi IP có tốc độ cao, sử dụng những công nghệ tiên tiến. Song song với quá trình này, Viettel Mobile sẽ nâng cấp MSC Server, MGW. MGW sẽ được nâng cấp lên để đảm bảo có những tính năng:
Hình 4.9: Mạng lõi cơ sở IP
Giao diện Gigabit Ethernet cho kết nối với mạng lõi IP.
Chức năng nén tín hiệu thoại GSM, có khả năng chuyển đổi mã tín hiệu PCM sang IP và ngược lại. Để đáp ứng việc phát triển thoại và dữ liệu, Viettel Mobile tiến hành đồng thời việc nâng cấp MSC Server và MGW cùng với việc mở rộng dung lượng của chúng.
Giai đoạn này dự kiến được thực hiện từ tháng 6 năm 2007 với khả năng đáp ứng được 4 triệu thuê bao GSM và 1 triệu thuê bao 3G.
Giai đoạn 4: Mạng cơ sở IP và triển khai mạng 3,5G
Trên cơ sở mạng lõi IP và mạng 3G đã được xây dựng, Viettel Mobile sẽ tập trungphát triển dịch vụ 3G cung cấp cho khách hàng. Điều này được thực hiện thông qua việc phát triển lên IMS và 3,5G cho toàn mạng. Cấu trúc mạng IMS trên nền tảng IP core sẽđảm bảo được việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong tương lai cho khách hàng. Đây là quá trình chuyển dịch mạng di động sang hướng IP trên cơ sở một nền tảng dịch vụIP linh động của IMS.
Đồng thời với các công nghệ tiên tiến trong 3,5G cũng giải quyết được các vấn đề đốvới mạng truy nhập vô tuyến. Với các công nghệ HSDPA và HSUPA cho phép cải thiệnđáng kể tốc độ dữ liệu tới người sử dụng. Đây là nền tảng và là bước chuẩn bị cho việc phát triển tiếp theo lên mạng 4G của Viettel Mobile.
Các khía cạnh kỹ thuật được thực hiện khi triển khai HSDPA bao gồm:
Phát kênh chia sẻ
Điều chế và mã hóa thích ứng Kỹ thuật phát đa mã
Yêu cầu lặp lại tự động nhanh HARQ
Để nâng cấp từ công nghệ WCDMA lên HSDPA, thì cần phải thay đổi phần cứng và phần mềm của RNC, Node B (BS), và UE. Sự thay đổi chính đó là ở lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control), Node B có thêm MAC-hs để điều khiển tài nguyên của kênh HS- DSCH. Node B cũng được cải tiến để có thể liên tục giám sát chất lượng tín hiệu nhờ nhận được các bản tin về chất lượng kênh hiện thời, cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, giúp cho các quá trình phát lại nhanh hơn. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC-Medium Access Control) được đặt tại Node B, do đó cho phép truy nhập nhanh hơn tới các giá trị đo lường tuyến kết nối, lập lịch gói hiệu quả hơn và nhanh hơn, cũng như điều khiển chất lượng chặt chẽ hơn. Bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế 16QAM, cũng như hoạt động đa mã mở rộng, kênh HS-DSCH hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh từ 120Kbps tới hơn 10 Mbps.
HSUPA sử dụng các kỹ thuật, công nghệ của HSDPA nhưng được áp dụng cho đường lên
Giai đoạn 5: Triển khai mạng 4G
Sau giai đoạn 4 thì mạng đã có mạng lõi IP và tốc độ khá cao. Trong giai đoạn 5 này chúng ta cần nâng cấp giao diện vô tuyến, nâng cấp mạng thâm nhập vô tuyến, thiết bị đầu cuối, để nó có tính linh hoạt trong quá trình giao tiếp với nhau. Ngoài ra, thay thế dần IPv4 thành IPv6. Đưa ra một số giao thức chuẩn cho các mạng để dễ dàng trong việc tích hợp các mạng với nhau. Với cấu trúc này, thì Viettel Mobile có thể cung cấp được
nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, có tốc độ cao, chất lượng tốt. Lúc này, mạng có thể tích hợp được với nhiều mạng khác nhau như WiMAX, WLAN,…
Hình 4.11: Mô hình cấu trúc mạng 4G Viettel Mobile
4.3.4 Phạm vi và các ứng dụng dịch vụ của Viettel đưa vào thử nghiệm
Viettel đã công bố chương trình thử nghiệm công nghệ 4G dành cho khách hàng tại Hà Nội và Tp.HCM .
Cụ thể, Viettel trình diễn thử nghiệm 5 dịch vụ đặc trưng và phổ biến nhất của mạng 4G dựa trên nền tảng tốc độ tải lên/xuống cao là Video Streaming, LiveTV, HD Video Call, Video Conference, VOD – TVoD. Dịch vụ Video Streaming
Khi sử dụng dịch vụ Video Streaming trên nền công nghệ 4G, người dùng có thể thỏa sức xem video hay các bộ phim chất lượng cao với chuẩn HD tại các website mà không bị lo ngại về giới hạn đường truyền hoặc bị dừng hình.
Video Conference là dịch vụ hội nghị truyền hình với độ nét cao, một dịch vụ phổ biến trên thế giới và hiện nay đang dần xuất hiện nhiều hơn ở Việt Nam. Video Conference cho phép người dùng ở nhiều địa điểm khác nhau có thể nhìn thấy và trao đổi với nhau như đang ngồi trong một phòng họp thay vì phải gặp gỡ trực tiếp, do đó, đây là giải pháp để tiết kiệm chi phí cho các công ty đặc biệt là các công ty đa quốc gia, các công ty có nhiều chi nhánh. Với băng thông rộng và tốc độ cao, công nghệ 4G sẽ cung cấp những hình ảnh rõ nét từ các đầu cầu của hội nghị, điều mà công nghệ 3G không thể thực hiện được.
Dịch vụ HD Video Call
Tương tự với dịch vụ Video Conference hội nghị truyền hình độ nét cao, dịch vụ Video Call chuẩn HD cho phép 02 người dùng có thể nhìn thấy và trao đổi với nhau thông qua mạng internet thay vì gặp gỡ trực tiếp với hình ảnh chân thực và sắc nét.
Dịch vụ VoD – TvoD
Với ưu điểm hơn hẳn về tốc độ, 4G có thể cung cấp cho người dùng các dịch vụ truyền hình theo yêu cầu như : xem phim HD và các đoạn video theo yêu cầu ( VoD ), xem lại các chương trình Tivi theo yêu cầu với độ nét cao( TVoD).
Để sử dụng dịch vụ VoD - TvoD, người dùng cần có các thiết bị bao gồm: 01 usb, 01 sim 4G, 01 máy tính có cài đặt phần mềm IPTV, 01 Tivi LCD hỗ trợ HD có kết nối với máy tính .
Dịch vụ LiveTV
Chỉ với 1 máy tính và 1 USB 4G, người dùng có thể xem trực tiếp các kênh truyền hình với chất lượng cao nhất, hỗ trợ chuẩn SD và HD.
Trong điều kiện lý tưởng, tại giai đoạn thử nghiệm với băng tần cấp phát 10MHz, tốc độ truyền dữ liệu tối đa đạt được lên tới 75 Mbps (tải xuống) và 25 Mbps (tải lên).
Băng tần thử nghiệm ở cả Hà Nội và Tp.HCM là 2.6 GHz, độ rộng băng tần 10Mhz. Tải xuống: 2640 MHz – 2650 MHz; tải lên: 2520 MHz – 2530 MHz.
Như vậy, sau 7 tháng được nhận giấy phép thử nghiệm công nghệ 4G, Viettel là mạng di động đầu tiên cho phép khách hàng thử nghiệm các dịch vụ trên nền 4G.
KẾT LUẬN
Việc phát triển các thông tin di động thế hệ thứ tư là một xu hướng tất yếu mà tất cả các quốc gia trên thế giới đều phải thực hiện. Tuy nhiên, phạm vi, mức độ và thời gian triển khai sẽ khác nhau đối với điều kiện cụ thể của từng quốc gia, từng khu vực.
Với điều kiện của Việt nam và cơ sở hạ tầng viễn thông mà Viettel đang quản lý, việc nâng cấp từng bước mạng lưới thông tin di động nhằm tiến tới 4G, và trước mắt đáp ứng nhu cầu dịch vụ như đã đề cập ở trên là hợp lý và cần thiết. Qua từng bước phát triển như trên, ta có thể tận dụng nguồn cơ sở vật chất sẵn có, đồng thời tiếp cận được công nghệ hiện đại nhằm xây dựng một mạng lưới thông tin di động hiện đại, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng. Hiện tại Viettel đã triển kahi thử nghiệm hệ thống 4G và đã đạt được thành công nhất định, trong thời gian tới chắc chắn hệ thống 4G sẽ được triển khai rộng rãi trên toàn quốc
KẾT LUẬN ĐỒ ÁN
Đồ án đã giới thiệu khái quát về hệ thống thông tin di động tiền 4G LTE và những xu hướng để phát triển lên công nghệ 4G thực sự sẽ được sử dụng trong tương lai, các ứng dụng dịch vụ 3G đang được nhà mạng Viettel triển khai tại Việt Nam và lộ trình tiến lên công nghệ 4G - LTE.