NGUYỄN HẢI CƢỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

NGUYỄN HẢI CƢỜNG

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ LTE

VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG MOBIFONE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

Hà Nội – Năm 2014

KHOÁ 2011B

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

NGUYỄN HẢI CƢỜNG

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ LTE

VÀ ỨNG DỤNG CHO MẠNG MOBIFONE

Chuyên ngành : Kỹ thuật Truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN XUÂN DŨNG

Hà Nội – Năm 2014

MỤC LỤC

CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................................... 5

DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................................... 10

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ................................................................................................. 11

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 13

CHƢƠNG 1: XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ .......................................................... 15

VÀ DỊCH VỤ CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG .............................................................................. 15

1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G .............................................. 15

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ XU HƢỚNG CÔNG NGHỆ ......................................... 15

1.2.1 Lịch sử phát triển. ......................................................................................................... 15

1.2.2 Xu hƣớng công nghệ. ................................................................................................... 20

1.2.2.1 OFDMA ................................................................................................................ 21

1.2.2.2 MIMO – Multiple Input Multiple Output ............................................................. 22

1.2.2.3 Tối ƣu giữa các lớp ................................................................................................ 22

1.2.2.4 Chuyển giao và tính di động ................................................................................. 23

1.3 CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ TRONG 4G ................................................................. 23

1.3.1 Các trình ứng dụng và các dịch vụ chung: ................................................................... 26

1.3.2 Các dịch vụ dựa trên cơ sở xác định vị trí Push, Pull. ................................................. 28

1.3.3 Kết luận: ....................................................................................................................... 29

CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G ....................................................................... 31

2.1 CÁC YÊU CẦU VỀ CẤU TRÚC MẠNG MỚI................................................................. 31

2.2 MÔ HÌNH MẠNG 4G .................................................................................................. 36

2.2.1 Ƣu nhƣợc điểm của cấu trúc mạng 3G và 3,5G ........................................................... 36

a. Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA ................................................................. 36

2.2.2 Mô hình mạng thông tin di động 4G ............................................................................ 38

2.3 CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ TRONG MÔ HÌNH ....................................................... 40

2.3.1 Các phần tử lớp truy nhập vô tuyến ............................................................................. 40

2.3.1.1 Thiết bị đầu cuối: .................................................................................................. 40

2.3.1.2 Điểm truy nhập vô tuyến RAP (Radio Access Point): ........................................... 41

2.3.2 Các phần tử của mạng lõi ............................................................................................. 44

2.3.3 Lớp chức năng điều khiển ............................................................................................ 46

2.3.4 Lớp dịch vụ .................................................................................................................. 49

2.4 CÔNG NGHỆ TRÊN IP VÀ IP DI ĐỘNG ........................................................................ 49

CHƢƠNG 3: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ ............................................................ 53

TRONG MẠNG 4G ...................................................................................................................... 53

3.1 DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G .......................................................................................... 53

3.1.1 Các loại dịch vụ cung cấp ............................................................................................ 53

3.1.2 Một số loại hình dịch vụ điển hình cho 4G .................................................................. 54

3.2. CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG DI ĐỘNG 4G ............................................. 59

3.2.1 Khái niệm QoS ............................................................................................................. 59

3.2.1.1 Khái niệm QoS theo ITU ....................................................................................... 59

3.2.1.2 Khái niệm QoS theo ETSI ...................................................................................... 62

3.2.2 Kiến trúc QoS ............................................................................................................... 63

3.2.3 Các tham số QoS trong mạng di động 4G .................................................................... 65

3.2.4 Thách thức về chất lƣợng dịch vụ trong mạng di động 4G .......................................... 67

3.2.5 Bảo mật dịch vụ ............................................................................................................ 68

CHƢƠNG 4: LỘ TRÌNH TIẾN LÊN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4 CHO

MOBIFONE, QUY HOẠCH MẠNG TẠI TP HỒ CHÍ MINH ................................................... 71

4.1. ĐẶC ĐIỂM MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG MOBIFONE ............................................. 71

4.2. TIẾN TRÌNH TRIỂN KHAI LÊN 4G TỪ 2.5 G CỦA MẠNG MOBIFONE .................. 73

4.3 QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE VÀ ÁP DỤNG CHO TP.HCM ....................................... 79

4.3.1 Khái quát về quá trình quy hoạch mạng 4G LTE ...................................................... 79

4.3.2 Dự báo lƣu lƣợng và phân tích vùng phủ ..................................................................... 79

4.3.2.1 Dự báo lưu lượng .................................................................................................. 79

4.3.2.2 Phân tích vùng phủ ................................................................................................ 80

4.3.3 Quy hoạch chi tiết ........................................................................................................ 81

4.3.3.1 Quy hoạch vùng phủ .............................................................................................. 81

4.3.3.1.1 Quỹ đường truyền ........................................................................................... 81

4.3.3.1.2 Các mô hình truyền sóng ................................................................................ 88

4.3.3.1.3 Tính bán kính cell .......................................................................................... 93

4.3.2 Quy hoạch dung lƣợng ................................................................................................. 95

4.3.4 Quy hoạch cho TP Hồ Chí Minh .................................................................................. 98

4.3.5 Tối ƣu mạng ................................................................................................................. 99

4.3.6 Điều khiển công suất kênh PUSCH của LTE ........................................................... 100

4.4 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 101

CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG ........................................................................................................ 103

5.1 CÁC LƢU ĐỒ .................................................................................................................. 103

5.2 QUY HOẠCH MẠNG 4G LTE........................................................................................ 104

5.2.1 Quy hoạch vùng phủ .................................................................................................. 104

5.2.1.1 Quỹ đƣờng truyền ............................................................................................... 104

5.2.1.2 Các mô hình truyền sóng .................................................................................... 105

5.2.1.3 Quy hoạch vùng phủ ........................................................................................... 106

5.2.2 Quy hoạch dung lƣợng của 4G LTE ........................................................................ 107

5.2.3 Tối ƣu số trạm ........................................................................................................... 109

5.2.4 So sánh vùng phủ của LTE và WCDMA ................................................................... 110

5.3. CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT ........................................................ 111

5.3.1 Giao diện chính .......................................................................................................... 112

5.3.2 Điều khiển công suất .................................................................................................. 112

5.3.2.1 Điều khiển công suất LTE ................................................................................... 112

5.3.2.2 So sánh điều khiển công suất của LTE và WCDMA .......................................... 114

5.3.3 Chuyển giao ............................................................................................................... 115

5.3.3.1 Trƣờng hợp chuyển giao thành công ................................................................... 116

5.3.3.2 Trƣờng hợp chuyển giao bị rớt ............................................................................ 117

KẾT LUẬN ................................................................................................................................. 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 120

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Third Generation

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

3GPP

Third Generation Partnership

Project

Dự án hợp tác thông tin di động thế hệ 3

Fourth Generation

Hệ thống thông tin di động thế hệ 4

AAL

ATM Adaptation Layer

Lớp thích ứng ATM

AMC

Adaptive Modulation and Coding

Điều chế và mã hóa thích ứng

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ phát không đồng bộ

BCCH

Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bít

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSS

Base Station System

Hệ thống trạm gốc

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

CCCH

Common Control Channel

Kênh điều khiển chung

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

Core Network

Mạng lõi

CPCH

Common Packet Channel

Kênh gói chung

CPCH

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

CPCH

Common Packet Channel Power

Control Part

Phần điều khiển công suất kênh gói

chung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ thị chất lƣợng kênh

CRC

Cyclic Redundance Check

Kiểm tra vòng dƣ

Circuit Switching

Chuyển mạch kênh

CSCF

Call Session Control Function

Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi

DCH

Dedicated Channel

Kênh riêng

DPCCH

Dedicated Physical Control

Channel

Kênh điều khiển vật lý dành riêng

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý riêng

DPDCH

Dedicated Physical Data Channel

Kênh dữ liệu vật lý riêng

DTX

Discontinuos Transmission

Phát không liên tục

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

EDGE

Enhanced Data Rates for GSM

Evolution

Tốc độ số liệu tăng cƣờng phát triển

ETSI

European Telecommunications

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu.

FACH

Forward Access Channel

Kênh truy nhập đƣờng xuống

FDD

Frequency Correction Channel

Ghép song công phân chia theo tần số

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS cổng

Interface Between GGSN and

External Network

Giao diện giữa GGSN và mạng bên

ngoài.

GMSC

Gateway MSC

Trung tâm chuyển mạch di động cổng

Interface Between Two GSNs

Giao diện giữa hai GSN

Interface Between Two GGSNs

Giao diện giữa hai GGSN

Interface Between SGSN and

HLR/AuC

Giao diện giữa SGSN với HLR/AuC

Interface Between SGSN and

Serving MSC/VLR

Giao diện giữa SGSN với MSC/VLR

phục vụ

GSM

Global System for Mobile

communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

GTP-U

User Plane Part of the GPRS

Tunelling Protocol

Phía ngƣời sử dụng của giao thức Tunel

GPRS

Any G Interface

Giao diện G

HARQ

Hybrid Automatic Repeat Request

Yêu cầu phát lại tự động nhanh

HLR

Home Location Register

Bộ ghi định vị thƣờng trú

HS-CSD

High Speed Circuit Switched Data

Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

HS-DPA

High Speed Downlink Packet

Access

Truy nhập gói đƣờng xuống tốc độ cao

HS-DSCH

High Speed Downlink Shared

Channel

Kênh chia sẻ đƣờng xuống tốc độ cao

HSPDSCH

High Speed Physical Downlink

Shared Channel

Kênh chia sẻ đƣờng xuống vật lý tốc độ

cao

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

HSS

Home Subscriber Server

HS-SCCH

Shared Control Channel for HS-

DSCH

Kênh điều khiển chia sẻ cho HS DSCH

HS-SICH

Shared Information Channel for

HS-DSCH

Kênh thông tin chia sẻ cho HS - DSCH

IMS

Internet Protocol Multimedia

Subsystem

Internet Protocol

Giao thức Internet

M3UA

MTP3-User Adaptation Layer

Lớp thích ứng ngƣời sử dụng-MTP3

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trƣờng

MCS

Modulation and Coding scheme

Lƣợc đồ điều chế và mã hóa

MEHO

Mobile Evaluated Handover

Chuyển giao quyết định bởi thuê bao

MGCF

Media Gateway Control Function

Chức năng điều khiển cổng phƣơng tiện

MGW

Media Gateway

Cổng đa phƣơng tiện

MIMO

Multi Input Multi Output

Đa đầu vào đa đầu ra

MRFC

Multimedia Resource Function

Controller

Điều khiển chức năng tài nguyên đa

MRFP

Multimedia Resource Function

Processor

Xử lý chức năng tài nguyên đa phƣơng

tiện

MSC

Mobile Switching Centre

Trung tâm chuyển mạch di động

MTP3b

Message Transfer Part Level 3

Mức 3 của phần truyền bản tin

NEHO

Network Evaluated Handover

Chuyển giao quyết định bởi mạng

NNI

Network Node Interface

Giao diện nút mạng

Network

Mạng

PCP

PDN

Packet Data Network

Mạng dữ liệu gói

PDU

Protocol Data Unit

Đơn vị số liệu giao thức

PRACH

Physical Random Access Channel

Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý

Packet Switching

Chuyển mạch gói

QAM

Quadrature Amplitude

Điều chế biên độ cầu phƣơng

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Modulation

QoS

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khóa dịch pha cầu phƣơng

RAB

Radio Access Bearer

Kênh mang truy nhập vô tuyến

RACH

Random Access Channel

Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP

Radio Access Network

Application Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RLB

Radio Link Budget

Quỹ đƣờng truyền

RLC

Radio Link Control

Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS

Radio Network Subsystem

Phân hệ mạng vô tuyến

Round Robin

Phƣơng pháp vòng

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

SCCP

Signalling Connection Control

Part

Phần điều khiển nối thông báo hiệu

SCTP

Simple Control Transmission

Protocol

Giao thức truyền dẫn điều khiển đơn

giản

SDU

Service Data Unit

Đơn vị số liệu phục vụ

SEG

Security Gateway

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SGW

Signalling Gateway

SMS

Short Message Service

Dịch vụ tin ngắn

SSCF-

Service Specific Co-ordination

Function-

Chức năng điều phối đặc thù dịch vụ-

SSCOP

Service Specific Connection

Oriented Protocol

Giao thức định hƣớng theo nối thông đặc

thù dịch vụ

TCH

Traffic Channel

Kênh lƣu lƣợng

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển phát

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo thời gian

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Terminal Equipment

Thiết bị đầu cuối

TFCI

Transport Format Combination

Indicator

Chỉ thị tổ hợp khuôn dạng phát

TFRC

Transport Format Resource

Combination

Tổ hợp tài nguyên khuôn dạng phát

TFRI

Transport Format and Resource

Indicator

Điều khiển khuôn dạng và tài nguyên

phát

TPC

Transmit Power Control

Điều khiển công suất phát

TSN

Transmission Sequence Number

Số chuỗi phát

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức datagram ngƣời sử dụng

User Equipment

Thiết bị ngƣời dùng

UMTS

Universal Mobile

Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

USIM

Universal Subcriber Identity

Module

Môđun chỉ thị thuê bao toàn cầu

UTRA

Universal Terrestrial Radio

Access

Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu

UTRAN

Universal Terrestrial Radio

Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn

cầu

Radio Interface for UTRA

Giao diện vô tuyến dùng cho UTRA

VLR

Visitor Location Register

Thanh ghi định vị tạm trú

WCDMA

Wideband Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng

rộng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng so sánh tham số công nghệ cơ bản

Bảng 2.1: Các đặc tính và lợi ích của hệ thống anten thông minh

Bảng 3.1: Các tham số QoS trong mạng di động 4G

Bảng 4.1: Ví dụ về quỹ đƣờng lên của mạng 4G LTE

Bảng 4.2: Ví dụ về quỹ đƣờng xuống mạng 4G LTE

Bảng 4.3: So sánh quỹ đƣờng truyền lên của các hệ thống

Bảng 4.4: So sánh về quỹ đƣờng truyền xuống của các hệ thống

Bảng 4.5: Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng

Bảng 4.6: Tốc độ bit đỉnh tƣơng ứng với từng tốc độ mã hóa và băng thông

Bảng 4.7: Giá trị của băng thông cấu hình tƣơng ứng với băng thông kênh truyền

Bảng 4.8: Diện tích và dân số từng quận của TP.HCM

Bảng 4.9: Lớp công suất phát của UE

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Các thế hệ di động

Hình 1.2: Lộ trình hiệu năng do Alcatel thử nghiệm

Hình 1.3: Ảnh hƣởng qua lại giữa các lớp và tối ƣu liên quan

Hình 1.4: Các dịch vụ và ứng dụng trong 4G

Hình 1.5: Mô hình các dịch vụ trong mạng 4G

Hình 2.1: Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến 4G

Hình 2.2: Sự kết hợp các mạng khác nhau

Hình 2.3: Ngƣời dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống

Hình 2.4: Tính di động của mạng

Hình 2.5: Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G

Hình 2.6: Mô hình cấu trúc mạng 4G

Hình 2.7: Nguyên lý OFDM

Hình 2.8: Cấu trúc chức năng của khối IP multimedia

Hình 4.1: Mô hình phát triển lên 4G từ hệ thống GSM

Hình 4.2: Cấu trúc mạng GSM-GPRS

Hình 4.3: Mô hình triển khai mạng UMTS

Hình 4.4: Mạng lõi cơ sở IP

Hình 4.5: Mô hình mạng 3.5G Mobifone

Hình 4.6: Thay đổi RNC và Node B

Hình 4.7: Mô hình cấu trúc mạng 4G Mobifone

Hình 4.8: Khái quát về quá trình quy hoạch mạng 4G LTE

Hình 4.9: Các tham số của mô hình Walfish-Ikegami

Hình 4.10: Quan hệ giữa băng thông kênh truyền và băng thông cấu hình

Hình 5.1: Lƣu đồ phần mô phỏng quy hoạch 4G LTE

Hình 5.2 : Lƣu đồ phần chuyển giao và điều khiển công suất

Hình 5.3: Giao diện phần quy hoạch mạng LTE

Hình 5.4: Quỹ đƣờng truyền của LTE

Hình 5.5 Môi trƣờng truyền sóng trong nhà

Hình 5.6 : Môi trƣờng truyền sóng ngoài trời

Hình 5.7: Môi trƣờng xe cộ

Hình 5.8: Quy hoạch vùng phủ 4G LTE

Hình 5.9 : Quy hoạch dung lƣợng 4G LTE

Hình 5.10: Tính toán tốc độ đỉnh

Hình 5.11: Tối ƣu số trạm

Hình 5.12: So sánh quỹ đƣờng truyền lên của LTE và WCDMA

Hình 5.13: So sánh quỹ đƣờng truyền xuống của LTE và WCDMA

Hình 5.14: So sánh vùng phủ của LTE và WCDMA

Hình 5.15: Giao diện phần chuyển giao và điều khiển công suất

Hình 5.16: Nhập dữ liệu cho điều khiển công suất

Hình 5.17: Điều khiển công suất ở LTE

Hình 5.18: Nhập liệu của WCDMAHình 5.19: So sánh điều khiển công suất của LTE và

WCDMA

Hình 5.20: Trƣờng hợp chuyển giao thành công

Hình 5.21: Trƣờng hợp chuyển giao bị rớt

LỜI MỞ ĐẦU

Trƣớc sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, trƣớc xu hƣớng tích

hợp và IP hoá đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp Viễn Thông di động. Mạng

thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của các mạng thông

tin di động thế hệ trƣớc đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhƣợc điểm

nhƣ: Tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu ngày càng

cao của ngƣời dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực nhƣ hội nghị truyền

hình là chƣa cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,…chƣa đáp ứng đƣợc

các yêu cầu nhƣ: khả năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…)

chƣa tốt, tính mở của mạng chƣa cao, khi đƣa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều

vấn đề do tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần ít,…

Trong bối cảnh đó ngƣời ta đã chuyển hƣớng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di

động mới có tên gọi là 4G LTE. Sự ra đời của hệ thống này mở ra khả năng tích hợp tất

cả các dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lƣợng lớn, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao,

cung cấp cho ngƣời sử dụng những hình ảnh video màu chất lƣợng cao, các trò chơi đồ

hoạ 3D linh hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối

dung lƣợng lớn, các dịch vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần

mềm công cộng mang đến các chƣơng trình ứng dụng download, công nghệ truy nhập vô

tuyến đa mode, và công nghệ mã hoá media chất lƣợng cao trên nền các mạng di động.

Hiện nay thị trƣờng di động Việt Nam đƣợc đánh giá là tăng trƣởng đứng thứ 2 trên

thế giới sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng tăng, nhu cầu về việc sử dụng các

dịch vụ và các dịch vụ đa phƣơng tiện ngày càng cao và càng đòi hỏi cao hơn trong tƣơng

lai. Do đó việc nghiên cứu một công nghệ mới để đáp ứng các nhu cầu thị trƣờng trong

tƣơng lai là rất cần thiết.

Hiện nay, Mobifone đã đƣa vào sử dụng GPRS/EDGE/HSDPA để đáp ứng nhu cầu

sử dụng các dịch vụ dữ liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ chủ yếu của

GPRS/EDGE/HSDPA nhƣ: WAP, truy nhập Internet có hai phƣơng thức là truy nhập

gián tiếp và truy nhập trực tiếp, dịch vụ nhắn tin đa phƣơng tiện, video, xem các đoạn

phim tải về, xem video trực tuyến. Ngoài ra, còn có dịch vụ thƣơng mại điện tử di động,

dịch vụ ngân hàng, quảng cáo trên điện thoại di động…do giá cƣớc còn cao nên các loại

thuê bao hiện có vẫn là các thuê bao có mức độ truy nhập trung bình và cao. Dựa trên

nhu cầu thị trƣờng Việt Nam, hiện tại chúng ta thấy rằng nhu cầu chính trong thông tin di

động vẫn là dịch vụ thoại truyền thống, dịch vụ dữ liệu cũng bắt đầu tăng trƣởng, theo dự

đoán tổng số thuê bao có nhu cầu dịch vụ dữ liệu chiếm khoảng 50% vào năm 2014. Với

đời sống thu nhập ngày càng cao của ngƣời dân, nhu cầu các dịch vụ chất lƣợng tốt ngày

càng lớn, thì mạng di động Mobifone ngày càng phải nâng cấp để đáp ứng đƣợc các nhu

cầu này. Mặt khác, xu hƣớng chung trên thế giới là hội tụ tất cả các mạng viễn thông lại

với nhau. Do đó, yêu cầu phát triển mạng thông tin di động lên thế hệ 4G có tốc độ cao,

sử dụng “all IP” có khả năng tích hợp với các mạng khác là yêu cầu tất yếu của mạng di

động Mobifone.

Luận văn “Tìm hiểu công nghệ LTE và ứng dụng cho mạng Mobifone” đƣợc đƣa ra

không chỉ nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu các dịch vụ mà nó đáp ứng mà còn cố

gắng đƣa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng di động của Mobifone.Với mục

đích đó đề tài nghiên cứu của tôi đƣợc chia làm 05 chƣơng:

Chƣơng 1: Xu hƣớng phát triển công nghệ và dịch vụ của các mạng di động

Chƣơng 2: Mô hình cấu trúc mạng 4G LTE

Chƣơng 3: Dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ trong mạng 4G LTE

Chƣơng 4: Lộ trình tiến lên mạng thông tin di động 4G LTE cho Mobifone, quy

hoạch mạng tại TP Hồ Chí Minh.

Chƣơng 5: Mô phỏng

Với việc triển khai đề tài “Tìm hiểu công nghệ LTE và ứng dụng cho mạng

Mobifone”, Mobifone đã mở ra một cơ hội mới, động lực mới cho sự phát triển công

nghệ mạng cũng nhƣ thƣơng mại điện tử trong thời đại kinh tế số hiện nay, không chỉ cho

công ty mà còn mong muốn sẽ đóng góp một phần vào sự phát triển trong lĩnh vực viễn

thông – công nghệ thông tin của nƣớc nhà. Đó cũng là mong muốn lớn nhất của ngƣời

thực hiện đề tài này.

CHƢƠNG 1: XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

VÀ DỊCH VỤ CỦA CÁC MẠNG DI ĐỘNG

1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G

Việc nghiên cứu chuyển hƣớng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G

LTE) để giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ 3 (3G). Đó là việc

cung cấp các loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơn, từ tín hiệu thoại chất lƣợng cao

sang tín hiệu video độ phân giải cao, các kênh vô tuyến có tốc độ dữ liệu cao. Khái niệm

4G LTE đƣợc sử dụng rộng rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tế bào mà còn bao

gồm các kiểu hệ thống viễn thông truy nhập vô tuyến băng thông rộng. Một trong số các

thuật ngữ dùng để mô tả 4G là MAGIC: Mobile multimedia (Đa phƣơng tiện di động),

Anytime anywhere (Bất cứ khi nào, bất cứ nơi đâu), Global mobility support (Hỗ trợ di

động toàn cầu), Integrated wireless solution (Giải pháp vô tuyến tích hợp) và Customized

personal service (Dịch vụ theo yêu cầu cá nhân). Nhƣ là một lời hứa cho tƣơng lai, hệ

thống 4G LTE là hệ thống truy nhập vô tuyến tế bào băng thông rộng, đã và đang là mối

quan tâm lớn của lĩnh vực thông tin di động. 4G LTE không chỉ hỗ trợ cho các dịch vụ

thông tin di động thế hệ tiếp theo mà còn hỗ trợ cho cả các mạng vô tuyến cố định.

Chúng ta xem xét trên cơ sở cái nhìn tổng quan về các đặc trƣng của 4G, cách tổ

chức và tích hợp hệ thống di động. Đặc trƣng của 4G có thể cô đọng lại bằng từ “tích

hợp”. Các hệ thống 4G là một sự tích hợp gắn kết không tách rời của các thành phần thiết

bị đầu cuối, mạng lƣới và các ứng dụng nhằm thoả mãn đòi hỏi không ngừng và ngày

càng cao của ngƣời sử dụng.

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ XU HƢỚNG CÔNG NGHỆ

1.2.1 Lịch sử phát triển.

Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thế hệ đầu tiên 1G tới thế hệ

4G trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy tóm lƣợc quá trình tiến triển

của công nghệ thông tin di động thoại.

Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu tiên đƣợc biết đến nhƣ là 1G trong những

năm 70 của thế kỷ trƣớc. Các hệ thống ra đời sớm nhất đƣợc thực hiện dựa trên công

nghệ tƣơng tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động. Nhiều vấn đề có tính

nguyên tắc cơ bản đã đƣợc giải quyết trong những hệ thống này. Và có nhiều các hệ

thống không tƣơng thích đã đƣợc đƣa ra cung cấp dịch vụ trong những năm 80.

Các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) đƣợc xây dựng trong những năm 80 vẫn đƣợc sử

dụng chủ yếu cho thoại nhƣng đã đƣợc thực hiện trên cơ sở công nghệ số, bao gồm các

kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Các hệ thống 2G này cung cấp các dịch vụ thông tin dữ liệu

chuyển mạch kênh ở tốc độ thấp. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tới việc thiết kế và

thực hiện các hệ thống bị phân hoá thành các chuẩn khác nhau không tƣơng thích nhƣ:

GSM (hệ thống di động toàn cầu) chủ yếu ở châu Âu, TDMA (đa truy nhập phân chia

theo thời gian) IS-54/IS-136 ở Mỹ, PDC (hệ thống di động tế bào số cá nhân) ở Nhật và

CDMA (đa truy nhập phân chia theo mã) IS95, một hệ thống khác tại Mỹ. Các hệ thống

này hoạt động rộng khắp trên lãnh thổ quốc gia hoặc quốc tế và hiện nay chúng vẫn

chiếm vai trò là các hệ thống chủ đạo, mặc dù tốc độ dữ liệu của các thuê bao trong hệ

thống bị giới hạn nhiều.

Bƣớc chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G đƣợc phát triển từ 2G với

dịch vụ dữ liệu và các phƣơng thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú trọng tới các dịch

vụ 3G cho các mạng 2G. Về cơ bản nó là sự phát triển của công nghệ 2G để tăng dung

lƣợng trên các kênh tần số vô tuyến của 2G và bƣớc đầu đƣa các dịch vụ dữ liệu dung

lƣợng cao hơn vào, có thể nâng tới 384 Kbps. Một khía cạnh rất quan trọng của 2.5G là

các kênh dữ liệu đƣợc tối ƣu hoá cho dữ liệu gói truy nhập vào Internet từ các thiết bị di

động nhƣ điện thoại, PDA hoặc máy tính xách tay. Trên cùng một mạng lƣới với 2G, thế

hệ 2.5G đã đƣa internet vào thế giới thông tin di động cá nhân. Đây thực sự đã là một

khái niệm mang tính cách mạng cho hệ thống viễn thông lai ghép hybrid.

Trong thập kỷ 90, các nhà nghiên cứu đã định nghĩa ra hệ thống di động thế hệ kế

tiếp, thế hệ thứ 3, đã loại trừ đƣợc những sự không tƣơng thích của các hệ thống trƣớc

đây và thực sự trở thành hệ thống toàn cầu. Hệ thống 3G có các kênh thoại chất lƣợng

cao cũng nhƣ các khả năng về dữ liệu băng rộng, có thể đạt tới 2Mbps.

Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc độ cao hơn, bao

gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi đâu với sự chuyển vùng

roaming toàn cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở đƣờng cho các

ứng dụng và dịch vụ sáng tạo (ví dụ loại hình giải trí đa phƣơng tiện, các dịch vụ dựa trên

vị trí,…). Mạng 3G đầu tiên đƣợc thiết lập tại Nhật bản năm 2001. Các mạng 2.5G, nhƣ