Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu công nghệ 4g và triển khai 4g cho VNPT hòa bình

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG








NGUYỄN ANH TUẤN



NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 4G VÀ
TRIỂN KHAI 4G CHO VNPT HÒA BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.70





TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ






HÀ NỘI - 2013



Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG



Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ XUÂN CÔNG



Phản biện 1: ……………………………………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………………………………





Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm


Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông





1
MỞ ĐẦU

Trước sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, trước xu
hướng 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 được các
nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Tuy nhiên, mạng di
động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu vẫn chưa đáp
ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ
thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc download
các file dữ liệu lớn, khi đưa 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 người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống
thông tin di động mới có tên gọi là 4G. Sự ra đời của hệ thống này mở ra khả năng
tích hợp tất cả các dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền dẫn
dữ liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng những hình ảnh video màu chất
lượng 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 lượng lớn, các dich vụ gói dữ liệu tốc độ
cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần mềm công cộng mang đến các chương trình
ứng dụng chất lượng cao trên nền các mạng di động.
Hiện nay thị trường di động Việt Nam có số thuê bao không ngừng tăng,
nhu cầu về việc sử dụng các dịch vụ và các dịch vụ đa phương tiện ngày càng cao
và càng đòi hỏi cao hơn trong tương lai. Do đó việc nghiên cứu một công nghệ
mới để đáp ứng các nhu cầu thị trường trong tương lai là rất cần thiết. Với cơ sở lý
thuyết trên để ứng dụng thực tế triển khai cho Viễn thông Hòa Bình.
Luận văn bao gồm có 3 chương.
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Công nghệ 4G LTE
Chƣơng 3: Nghiên cứu mạng 4G cho VNPT Hòa Bình
Với mong muốn phục vụ người dùng các dịch vụ chất lượng cao,
Việc
nghiên cứu các xu hướng phát triển về công nghệ và dịch vụ mới để đáp ứng mục
tiêu này
Công nghệ 4G với những tính năng ưu việt của nó cũng như lợi ích trong
việc cung
cấp và sử dụng dịch vụ là một xu hướng tất yếu cho các nhà cung cấp
dịch vụ di động.














2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.
1.1 Mạng thông tin di động hiện nay.
1.1.1 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. Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu
tiên được biết đến như là 1G trong những năm 70 của thế kỷ trước! Các hệ thống ra
đời sớm nhất được thực hiện dựa trên công nghệ tương tự và cấu trúc tế bào cơ bản
của thông tin di động.
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 tương thích
như: 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.
Bước chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G được phát triển từ
2G với dịch vụ dữ liệu và các phương thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú trọng
tới các dịch vụ 3G cho các mạng 2G.
1 G
2 G
3 G
+
IMT-Advanced
4G
Cao
< 10kbps
Trung bình
3G
< 20kbps
300kps-10Mbps < 100Mbps
WIFI/
IEE802.11
WIMAX/
IEE802.16e
Thấp
Tốc độ số liệu
100Mbps-1Gbps
E3G
1985 20001995 2005 2010 2015
AMPS
TACS
GSM
cdmaOne
WCDMA
cdma20001x
HSPA
1XEVDO
LTE/UMB

Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G
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 đường cho các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo. Mạng 3G đầu tiên được thiết
lập tại Nhật bản. Các mạng 2.5G, như là GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung)



3
triển khai rộng rãi ở Châu Âu. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144 Kbps với tốc
độ di chuyển lớn (trên xe hơi), 384 Kbps (trong một khu vực), và 2 Mbps (đối với
trường hợp trong nhà).
1.1.2 Đánh giá ưu nhược điểm của mạng thông tin di động hiện nay.
a) Mạng thông tin di động 3G.
Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm
của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Với việc cấu trúc mạng dùng giao
thức IP kết hợp với công nghệ ATM, cùng với việc hỗ trợ tốc độ lên tới 2Mbps,
mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA có thể hỗ trợ người dùng các dịch vụ
như: hội nghị truyền hình, truy cập internet tốc độ cao, download các file dữ liệu
nhỏ,…
Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ
truyền dữ liệu là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người
dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa
cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,…
Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA chưa đáp ứng được các yêu
cầu như:
Hàng nghìn tỷ được các nhà mạng Việt Nam đầu tư cho 3G, nhưng xem ra
kế hoạch thu hồi vốn khó được hoàn tất đúng thời gian dự định.
Các nhà mạng cung cấp dịch vụ 3G khác sau những đầu tư ban đầu khá
rầm rộ, ở thời điểm hiện tại phải tính toán, đã giảm tốc độ phát triển 3G, cụ thể
giảm tốc độ mở rộng vùng phủ sóng và nâng cao chất lượng phủ sóng 3G
1.2 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G.
1.2.1 Giới thiệu về mạng di động 4G.
Thế hệ thứ tư của công nghệ di động - 4G hay là bước tiếp theo trong sự
phát triển của công nghệ mạng di động.
Với nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội, 4G không chỉ là một cải tiến đối với
ngành di động. 4G cho phép xây dựng một thế giới kết nối hoàn chỉnh hơn, nơi
mà gần như tất cả các thiết bị kỹ thuật số của chúng ta trở lên di động, linh hoạt
hơn và tích hợp chặt chẽ hơn vào cuộc sống hàng ngày. Người tiêu dùng sẽ có thể
xem truyền hình, gọi video và tiếp cận với các nội dung thông tin, giải trí, truyền
thông xã hội dù ở bất cứ đâu.
Đối với các nước đang phát triển, nơi mà việc truy cập kết nối băng thông
rộng cố định đang bị giới hạn, 4G sẽ mang lại kết nối tốc độ cao hơn nhiều và
giúp họ cạnh tranh trên quy mô toàn cầu. Các nhân viên cũng có được những lợi
ích từ 4G để thực hiện nhanh chóng các công việc như kiểm tra mail và đọc tài
liệu. Tóm lại, với 4G, bạn có thể thực hiện công việc nhanh hơn, làm việc từ xa và
khai thác nhiều dịch vụ đám mây khác qua các thiết bị di động của mình.
1.2.2 Đặc điểm mạng thông tin di động 4G
Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng
tương tác, giao tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác
nhau dựa trên nền IP.
Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai
thác các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì



4
vậy, để đáp ứng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng được
các yêu cầu sau:
a) Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các
mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các
mạng không dây khác
Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao
thức IP, với tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng
dụng chất lượng cao,… Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công
nghệ mới đạt được thành công
b) Mạng có tính mở.
Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ
thống
mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng
thế hệ hai, dịch vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS,
MMS,… Các mạng di động thế hệ ba đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dịch
vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưacao. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép hệ
thống cài đặt các thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau
trên các lớp.
Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ
thời điểm hiện tại cho đến tương lai.
c) Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP

Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp
truy nhập,
truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ
mạng, băng thông dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ
nhỏ, dịch vụ thời gian thực, chất lượng cao.
d) Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin

Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin
càng phát
triển, càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cung truy nhập
vào hệ thống thì thông tin bí mật của người dùng càng không đảm bảo an toàn.
e) Mạng đảm bảo tính di động:
Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều
mạng di động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế
độ, vùng phủ đa dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung.
f) Mạng phải đảm bảo về tốc độ:
Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của
người sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 1Gbps, và
100Mbps.
1.2.3 Xu hướng công nghệ.
Hiện thế giới đang tồn tại 2 chuẩn công nghệ lõi của mạng 4G là WiMax
và Long Term Evolution (LTE). WiMax là chuẩn kết nối không dây được phát
triển bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) còn LTE là
chuẩn do 3GPP, một bộ phận của liên minh các nhà mạng sử dụng công nghệ
GSM. Cả WiMax và LTE đều sử dụng các công nghệ thu phát tiên tiến để nâng
cao khả năng bắt sóng và hoạt động của thiết bị, mạng lưới. Tuy nhiên, mỗi công
nghệ đều sử dụng một dải băng tần khác nhau.
1.2.4 Thực tế triển khai thử nghiệm.



5
VH- Bộ TT&TT đồng ý cho 5 doanh nghiệp VNPT, Viettel, FPT Telecom,
CMC và VTC được thử nghiệm mạng di động 4G trước khi đấu giá lấy tần số và
giấy phép 4G.
Ngay sau khi được Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép thử
nghiệm dịch vụ công nghệ 4G, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam
(VNPT) đã nỗ lực khẩn trương triển khai và lắp đặt thành công trạm BTS công
nghệ LTE đầu tiên tại Việt Nam.
VNPT là một trong năm doanh nghiệp được Bộ Thông tin và Truyền thông
cấp giấy phép thử nghiệm dịch vụ công nghệ 4G. Ngay sau khi có được giấy phép
này, VNPT đã khẩn trương tiến hành thực hiện Dự án thử nghiệm cung cấp dịch
vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE (Long Term Evolution), công nghệ Tiền
4G.
Trạm BTS công nghệ LTE này được đặt tại nhà Internet, lô 2A, làng Quốc
tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội (trụ sở của công ty Điện toán và truyền số liệu
VDC). Với tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mb/giây, dịch vụ truy cập Internet
vô tuyến LTE hứa hẹn sẽ mang tới cho khách hàng các ứng dụng đòi hỏi băng
thông lớn như video, HDTV, giải trí trực tuyến,
Doanh nghiệp thứ 2 trong ngành viễn thông Việt Nam là Tập đoàn Viettel
đã cho thử nghiệm hệ thống 4G tại thành phố Hồ Chí Minh bằng việc thiết lập
hoàn chỉnh một mạng hoàn toàn mới với 40 trạm phát LTE (4G) và 200 thiết bị
đầu cuối.
Cùng với các doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp nhỏ hơn cũng đang tìm
cách triển khai 4G bằng việc liên kết giữa doanh nghiệp có hạ tầng mạng và đơn
vị khai thác nội dung.
1.3 Kết luận chƣơng
Các mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA và thế hệ 3,5G HSDPA và
HSUPA ra đời đã phần nào đáp ứng được nhu cầu của người tiên dùng như: tốc độ
truyền dữ liệu lên tới 2Mbps đối với mạng WCDMA, 10Mbps đường xuống đối
với công nghệ 3,5G, có
thể truy nhập được nhiều dịch vụ như: truyền hình hội
nghị, truy nhập Internet tốc độ cao.
Tuy nhiên, các mạng di động này còn nhiều nhược điểm như: tốc độ truyền
dữ liệu chưa cao, do đó chất lượng của các dịch vụ thời gian thực chưa cao, tốc độ
truyền dữ liệu vẫn còn thấp, đặc biệt là tính di động kém.
Trong tương lai, người sử dụng mong muốn được sử dụng nhiều loại hình
dịch vụ khác nhau với tốc độ truyền cao lên tới hàng trăm Mbps, hàng Gbps, có
chất lượng tốt, có thể thâm nhập vào mạng từ mọi nơi, có khả năng sử dụng các
dịch vụ mới một cách dễ dàng.








6
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ 4G LTE
2.1 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE
2.1.1 Tổng quan.
LTE (Long Term Evolution: phát triển dài hạn) là tên dành cho tiêu chuẩn
mới do 3GPP phát trển để đáp ứng các yêu cầu không ngừng tăng về tốc độ số
liệu để đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện IP. LTE là bước phát triển tiếp sau
của các hệ thống 2G và 3G để tiến đến cung cấp mức độ chất lượng tương tự
như các mạng hữa tuyển hiện nay.
Các mục tiêu thiết kế chính của LTE bao gồm:
Hệ thống phải hỗ trợ tốc độ đỉnh đường lên là 100Mbps và đường xuống
là 50Mbps trong băng thông 20 MHz hay tương đương với các giá trị hiệu suất
phổ tần đỉnh là 5bps/Hz đường xuống và 2,5bps/Hz đường lên. Hệ thống tham
chuẩn có 2 anten trong UE cho đừơng xuống và 1 anten trong UE cho đường
lên.
Di động lên đến 350km/giờ.
Sử dụng phổ linh hoạt, đồng tồn tại với các công nghệ trước và giảm độ
phức tạp cũng như giá thành.
Các công nghệ quan trọng nhất trong mạng truy nhập vô tuyến của LTE là
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), an định tài nguyên động đa
kích thứơc (thời gian, tần số) và thích ứng đường truyền, truyền dẫn MIMO
(Multiple Input Multiple Output), mã hóa turbo và HARQ (Hybrid Automatic
Repeat Request) với kết hợp mềm.
Truyền dẫn đa anten là một trong số các công nghệ quan trọng nhất để đạt
đựơc các mục tiêu tốc độ cao cho LTE. Trên đường xuống LTE phiên bản đầu hỗ
trợ một, hai hay bốn anten phát trong eNodeB và một, hai hay bốn anten thu trong
UE. Đa anten có thể được sử dụng theo nhiều cách: để nhận được phân tập phát
thu hay để nhận được ghép kênh không gian nhằm tăng tốc độ số liệu bằng cách
tạo ra nhiều kênh con song khi điều kiện cho phép. Tuy nhiên trên đường lên LTE
chỉ hỗ trợ một anten phát tai UE và một, hai hay bốn anten thu tại eNodeB. Vì thế
trên đường lên đa anten chỉ được sử dụng cho phân tập thu. Để đạt được các mục
tiêu khác nhau.
LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SU-
MIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (Multi-
User MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa cấp hạng 1 vòng kín và tạo
búp dành riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten
phát trên đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn
lớp) cho một UE. Sơ đồ phân tập phát được đặc tả cho bốn anten phát trên đường
xuống và hai anten phát trên đường lên. Sơ đồ MU- MIMO cho phép ấn định các
lớp không gian khác nhau cho các người sử dụng khác nhau trong cùng một tài
nguyên thời gian-tần số. và được hỗ trợ cả ở đường lên lẫn đường xuống. Sơ đồ
tiền mã hóa vòng kín cấp hạng 1 được sử dụng để cải thiện vùng phủ sóng sử
dụng công nghệ SU-MIMO dựa trên tín hiệu tham chuẩn chung đặc thù ô với việc
sử dụng một bản tin báo hiệu điều khiển thông lượng thấp để
2.1.2 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE:



7
ASAS
AS
AS AS
Lớp dịch vụ
Signaling
SGW
Mobility
Security
SEG
Billing
System IP
multimedia
MGW
MGW
MGW
Lớp chức
năng
Lớp lõi
RAC
RAC
RAC
Các mạng
khác
Lớp truy
nhập vô
tuyến

Hình 2.1 Mô hình cấu trúc mạng 4G/LTE

Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến,
truyền dẫn trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Với yêu cầu
một kiến trúc phân lớp cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho
hệ thống, các thành phần chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hoá theo các chức
năng chung và mỗi chức năng chung này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớp. Với
yêu cầu này, chúng tôi phân chia cấu
trúc mạng trên cơ sở của 4 lớp chức năng,
tương ứng với 4 phạm vi chức năng của các thành phần trong hệ thống mạng
Nút duy nhất trong E-UTRAN là eNodeB (evolved Node B: Nút B phát
triển). eNodeB là trạm gốc vô tuyến chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các chức
năng liên quan đến vô tuyến trong phần cố định của hệ thống. eNodeB thông
thường được phân bố trên các vùng phủ sóng của mạng, eNodeB được đặt gần các
anten vô tuyến thực tế.
Về mặt chức năng eNodeB hoạt động như một cầu nối lớp 2 giữa UE và
EPC và là điểm kết cuối của tất cả các giao thức vô tuyến hướng đến UE và
chuyển tiếp số liệu giữa kết nối vô tuyến và kết nối dựa trên IP tương ứng đến
EPC. Trong vai trò này, eNodeB thực hiện mật mã hóa/giải mật mã hóa số liệu và



8
đồng thời nén/giải nén tiêu đề IP. eNodeB cũng chịu trách nhiệm cho nhiều chức
năng của mặt phẳng điều khiển (CP). eNodeB chịu trách nhiệm quản lý tài
nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management), nghĩa là điều khiển mức
độ sử dụng giao diện vô tuyến
bao gồm: ấn định các tài nguyên vô tuyến theo
yêu cầu, đặt mức ưu tiên và lập
biểu lưu lượng theo chất lượng dịch vụ (QoS)
yêu cầu và thường xuyên giám sát tình trạng sử dụng tài nguyên
2.2 Các giao thức trên giao diện vô tuyến LTE.
Giao diện vô tuyến được ký hiệu là LTE Uu. 4G LTE không sử dụng RNC.
Các chức năng trước đây của RNC được đặt ngay trong eNodeB để có thể xử lý
nhanh hơn các thay đổi trên đường truyền vô tuyến nhanh hơn. Ngoài ra mạng lõi
là mạng lõi gói phát triển được xây dựng trên nền IP. Giao diện vô tuyến giữa UE
và eNodeB được ký hiệu là LTE Uu
2.3 Quản lý di động trong 4G LTE.
Vị trí của được MME nhận biết với độ chính xác đến vùng theo bám (TA:
Tracking Area). Khi UE ở trạng thái rỗi, mỗi lần chuyển dịch từ một TA này sang
một TA khác nó phải thực hiện thủ tục TA để thông báo cho MME về TA mới.
Kích thước TA phải được chọn hợp lý để không bị lớn quá (dể giảm tải báo hiệu
tìm gọi) và không bị nhỏ quá (đến tránh thường xuyên báo hiệu cập nhật vị trí).
Cũng giống như vùng định tuyến (RA: Routing Area) trong WCDMA/HSPA, TA
trong LTE thông thường bao phủ vài trăm BTS.
2.4 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn trong LTE.
Các tài nguyên trong LTE có các kích thước thời gian, tần số và không
gian. Kích thước không gian được đo bằng ‘lớp’ và đựơc truy nhập bởi nhiều
anten phát và nhiều anten thu.
Các thông số của khối tài nguyên RB số các sóng mang trong một khối tài
nguyên NRC là 12 hoặc 24 đối với các trường hợp băng thông sóng mang con
bằng 15 kHz và 7,5KHz. Băng thông sóng mang con 7,5kHz chỉ được sử dụng
cho truyền dẫn MBSFN (MB Single Frequency Network). Mỗi khe bao gồm 7 ký
hiệu OFDM trong trường hợp độ dài CP bình thường hoặc 6 ký hiệu OFDM trong
trường hợp độ dài CP mở rộng và được lập cấu hình theo đặc điểm của ô
Theo quy định số RB tối thiểu trong miền tần số là 6 (tương ứng với
6x12= 72 sóng mang con và băng thông truyền dẫn là 1,08MHz) và số RB cực
đại trong trong miền tần số là 100 (tương ứng với 100x12=1200 sóng mang con
và băng thông truyền dẫn là 18MHz).
2.5 Quy hoạch tần số trong LTE
Bảng 2.1 liệt kê các băng tần hiện thời được quy định cho LTE. Hiện thời
có 17 băng cho FDD và 8 băng cho TDD. Mỗi khi có thể, các quy định vô tuyến
cho FDD và TDD được duy trì như nhau để đảm bảo sự tương đồng tối đa giữa
hai chế độ này.

Bảng 2.1 Các băng tần LTE

BăngLTE
Đường lên
Đường xuống
Chế độ song
công
1
1920MHz-1980 MHz
2110 MHz - 2170 MHz
FDD



9
2
1850 MHz - 1910 MHz
1930 MHz - 1990 MHz
FDD
3
1710 MHz - 1785 MHz
1805 MHz - 1880 MHz
FDD
4
1710 MHz - 1755 MHz
2110 MHz - 2155 MHz
FDD
5
824 MHz - 849 MHz
869 MHz - 894 MHz
FDD
6
830 MHz - 840 MHz
875 MHz - 885 MHz
FDD
7
2500 MHz - 2570 MHz
2620 MHz - 2690 MHz
FDD
8
880 MHz - 915 MHz
925 MHz - 960 MHz
FDD
9
1749,9 MHz - 1784,9 Hz
1844,9 MHz - 1879,9
MHz
FDD
10
1710 MHz - 1770 MHz
2110 MHz - 2170 MHz
FDD
11
1427,9 MHz - 1452,9
MHz
1475,9 MHz - 1500,9
MHz
FDD
12
698 MHz - 716 MHz
728 MHz - 746 MHz
FDD
13
777 MHz - 787 MHz
746 MHz - 756 MHz
FDD
14
788 MHz - 798 MHz
758 MHz - 768 MHz
FDD
17
704 MHz - 716 MHz
734 MHz - 746 MHz
FDD
18
815 MHz - 830 MHz
860 MHz - 875 MHz
FDD
19
830 MHz - 845 MHz
875 MHz - 890 MHz
FDD

33
1900 MHz - 1920 MHz
1900 MHz - 1920 MHz
TDD
34
2010 MHz - 2025 MHz
2010 MHz - 2025 MHz
TDD
35
1850 MHz - 1910 MHz
1850 MHz - 1910 MHz
TDD
36
1930 MHz - 1990 MHz
1930 MHz - 1990 MHz
TDD
37
1910 MHz - 1930 MHz
1910 MHz - 1930 MHz
TDD
38
2570 MHz - 2620 MHz
2570 MHz - 2620 MHz
TDD
39
1880 MHz - 1920 MHz
1880 MHz - 1920 MHz
TDD
40
2300 MHz - 2400 MHz
2300 MHz - 2400 MHz
TDD
2.6 Các nút chuyển tiếp.
Dự định sử dụng băng thông cao có thể giảm mật độ phổ công suất khả
dụng và thậm chí phổ rộng sẽ chỉ khả dụng tại các băng tần cao và điều này đồng
nghĩa với suy hao cao. Các thuê bao yêu cầu các dịch vụ tốc độ số liệu cao thường
đựơc đặt trong nhà và phải chịu cường độ tín hiệu thấp vì sóng vô tuyến phải thâm
nhập qua các tường ngăn của tòa nhà. Để chống lại các ảnh hưởng này và đảm
bảo thông lượng cao ổn định trên toàn mạng, các nút phát cần đựơc đặt gần người
sử dụng hơn để đạt đựơc các tốc độ số liệu người sử dụng cao. Không như các ô
Femto (các BTS có kích thước nhỏ và rẻ tiền đặt gần thuê bao để hỗ trợ tốc độ số
liệu cao), các nút chuyển tiếp (RN: Relay Node) rất hấp dẫn vì chúng cho phép
lắp đặt đơn giản và là giải pháp kinh tế cho các triển khai mật độ ô cao vì không
cần đường trục hữu tuyến. Có thể đạt đựơc thông lượng cao trên các đường truy
nhập vô tuyến nhờ RN ở gần và vùng phủ sóng nhỏ hơn của nó. Đường trục từ
RN đến eNodeB cũng hưởng lợi từ vị trí RN tốt hơn so với UE được phục vụ và
vì thế cho phép eNodeB thông qua RN cung cấp vùng phủ tốt hơn với hiệu suất
phổ tần cao hơn.
Về căn bản, xét từ góc độ đầu cuối, RN lớp 2 sẽ hoạt động giống như một
eNodeB bình thường bao gồm cả lập biểu và quản lý tài nguyên, nhưng đường



10
trục được thực hiện bởi một đường truyền LTE đến eNodeB bằng cách sử dụng
một băng tần bổ sung (ngoài băng) hay cùng băng (trong băng) cho đường truy
nhập này. Phương pháp thứ hai cũng thường đựơc sử dụng vì nó không cần cấp
phép tần số bổ sung và không cần cách ly cao đối với tự nhiễu nhờ việc sử dụng
phân cách TDMA giữa phát RN đến các đầu cuối và thu từ eNodeB (một giải
pháp đơn giản cho phân cách TDMA là RN dành trứơc một số khung con
MBSFN). Khung con MBSFN cho phép truyền dẫn không liên tục từ eNodeB.
Trước đây nó được đưa ra để hỗ trợ khai thác phát quảng bá đơn sóng mang từ
một số eNodeB, nhưng bây giờ cũng dùng để che dấu đường trục đối với các đầu
cuối R6 để đạt được khai thác RN hoàn toàn tương thích ngược.



Hình 2.2 Nút chuyển tiếp
2.7 Kỹ thuật đa anten trong LTE
3GPP đã hoàn thiện đặc tả chuẩn LTE. Các công nghệ MIMO được đưa ra
trong LTE như ghép kênh không gian, phân tập phát và tạo búp là các phần tử
then chốt để cung cấp tốc độ số liệu đỉnh cao hơn với hiệu suất phổ tốt hơn và là
các công nghệ căn bản để hỗ trợ dịch vụ số liệu băng rộng không dây tương lai.
3GPP đã đặc tả công nghệ E-UTRAN hay còn gọi là LTE được xây dựng
trên cơ sở truyền dẫn OFDM để hỗ trợ tốc độ bit lên đến 300 Mbps cho đường
xuống và 75Mbps cho đường lên. Trong LTE MIMO được sử dụng để cải thiện
tốc độ số liệu đỉnh đường xuống, vùng phủ sóng cũng như thông lượng trung
bình. LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SU-
MIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (Multi-
User MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa vòng kín và tạo búp dành
riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten phát trên
đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn lớp) cho
một UE.
Công nghệ SU-MIMO hiện có được mở rộng để hỗ trợ cấu hình với tám
anten phát trên đường xuống và bốn anten phát trên đường lên. Ngoài ra truyền
dẫn đa điểm phối hợp nhiều ô (CoMP) cũng đang được tích cực nghiên cứu và
đánh giá.
LTE hỗ trợ di động trên toàn mạng và được tối ưu hóa cho tốc độ di động
thấp từ o đến 15km/giờ. Tốc độ di động cao hơn từ 15 đến 120 km/giờ cũng đựơc



11
hỗ trợ với hiệu năng cao. Ngoài ra LTE cũng có thể hỗ trợ tốc độ từ 120 đến
350km/giờ (thậm chí lên đến 500 km/giờ).
2.7.1 SU-MIMO đường xuống trong LTE.
Sơ đồ SU-MIMO được áp dụng cho PDSCH (kênh vật lý chia sẻ đường
xuống). Bằng ghép kênh không gian của SU-MIMO, hệ thống LTE cung cấp tốc
độ đường xuống 150Mbps với hai anten phát và 300Mbps với bốn anten phát.
Tồn tại hai chế độ khai thác trong ghép kênh không gian SU-MIMO: chế độ ghép
kênh không gian vòng kín và ghép kênh không gian vòng hở.
a) Mô hình truyền dẫn SU-MIMO đường xuống
Mô hình truyền dẫn SU-MIMO tổng quát cho trường hợp truyền dẫn vòng
kín được cho trên hình 2.7. Mô hình trên hình vẽ sử dụng cấp hạng L với P cửa
anten cho truyền dẫn SU-MIMO từ eNodeB đến UE (đường xuống) trên tài
nguyên thời gian tần số được cấp phát riêng cho UE. Để mô hình này hoạt động
số lượng anten phát tại eNodeB (P) và số lượng các anten tại UE (M) phải bằng
hoặc lớn số luồng (>L). Từ mô hình này ta thấy tại eNodeB, L luồng (hay còn gọi
là L lớp) được tiền mã hóa bởi bộ tiền mã hóa đựơc chọn lựa từ thông tin phản hồi
từ UE (RI: Rank Indication: chỉ thị cấp hạng, PMI: Precoder Matrix Indication:
chỉ ma trận tiền mã) và được phát đi từ P anten theo L búp sóng đến các anten của














Hình 2.3 Mô hình truyền dẫn SU-MIMO


b) Xử lý tín hiệu số trong SU-MIMO đường xuống.
Ghép kênh không gian vòng kín với L lớp và P anten phát (P>L) được
minh họa trên hình 2.8.

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×