bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
------------[[ \\-------------
NGUYÔN QUèC ANH
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LTE VÀ GIẢI PHÁP
TRIỂN KHAI CHO MẠNG VINAPHONE
luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt
ngµnh: ®iÖn tö – viÔn th«ng
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN VĂN KHANG
Hµ néi - 2012
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn "NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LTE VÀ GIẢI PHÁP
TRIỂN KHAI CHO MẠNG VINAPHONE" là do tôi tự nghiên cứu và hoàn thành
dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. NGUYỄN VĂN KHANG
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này.
Hà Nội, Ngày 25 tháng 03 năm 2012
Học viên
Nguyễn Quốc Anh
Lời cảm ơn
Hoàn thành đề tài, tận đáy lòng mình, cho phép tôi bày tỏ sự kính trọng, lòng
biết ơn đối với PGS.TS. Nguyễn Văn Khang người đã cho tôi những ý tưởng, chỉ
bảo cho tôi cách thức để tiếp cận vấn đề.
Tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả Quý Thầy cô - những
người đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, rèn luyện và hoàn
thành đề tài của minh.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, người thân,
các Trung tâm thông tin thư viện đã luôn động viên, chia sẻ, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Với tinh thần cầu thị, tôi mong muốn nhận được ý kiến góp ý của quý thầy
cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn!
Tác giả
Nguyễn Quốc Anh
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................ 1
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ......................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................ 11
DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................... 11
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 13
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................ 13
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 14
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................. 14
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................ 14
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................................ 15
6. KẾT CẤU CỦA DE TAI: ............................................................................................ 15
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................................ 17
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ ............................ 17
1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG.................................................. 17
1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE ........................................................................ 17
1.3 MỤC TIÊU THIẾT KẾ LTE ...................................................................................... 19
1.3.1 Hiệu năng hệ thống ............................................................................................ 19
1.3.2 Kiến trúc hệ thống mạng .................................................................................... 23
1.3.3 Các vấn đề liên quan đến triển khai................................................................... 23
1.4 KIẾN TRÚC LTE ...................................................................................................... 24
1.4.1 Các trạm cơ sở cải tiến Enhanced NodeB (eNodeB) ........................................ 24
1.4.2 Đường giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy nhập vô tuyến ........................... 25
1.4.3 Kết nối Gateway với Internet ............................................................................. 27
1.4.4 Đường giao tiếp giữa MME với cơ sở dữ liệu người dùng ................................ 28
1.4.5 Chuyển giao giữa các công nghệ vô tuyến khác nhau ....................................... 28
CHƯƠNG 2 ........................................................................................................................ 30
TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE ....................................................................... 30
2.1 CÁC CHẾ ĐỘ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN ............................................................... 30
2.2 BĂNG TẦN TRUYỀN DẪN .................................................................................... 30
2.3 CÁC BĂNG TẦN ĐƯỢC HỖ TRỢ .......................................................................... 31
2.4 KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP ĐƯỜNG XUỐNG OFDMA ................................... 31
2.4.1 OFDM ................................................................................................................ 31
2.4.2 Truyền dẫn dữ liệu hướng xuống ....................................................................... 34
2.4.3 Các kênh điều khiển hướng xuống ..................................................................... 36
2.5 KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP ĐƯỜNG LÊN LTE SC-FDMA............................... 36
1
2.5.1 SC-FDMA ........................................................................................................... 37
2.5.2 Truyền dẫn dữ liệu hướng lên ............................................................................ 38
2.5.3 Kênh điều khiển hướng lên PUCCH .................................................................. 40
2.6 SO SÁNH OFDMA VÀ SC-FDMA .......................................................................... 41
2.7 CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ ....................................................................................... 43
2.8 CÁC KÝ HIỆU THAM CHIẾU VÀ KÊNH TRUYỀN ............................................. 47
2.9 KỸ THUẬT ĐA ĂNG TEN MIMO .......................................................................... 48
2.9.1 Tổng quan về MIMO .......................................................................................... 48
2.9.2 Kế hoạch LTE đa ăng ten ................................................................................... 49
2.9.3 Chế độ truyền dẫn đa ăng ten đường xuống LTE .............................................. 50
2.9.4 Chế độ đa ăng ten hướng lên LTE ..................................................................... 52
2.10 TÍNH TOÁN THÔNG LƯỢNG LTE ...................................................................... 54
2.11 KIỂM SOÁT TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN (RADIO RESOURCE CONTROL) .... 55
2.12 TRẠNG THÁI TÍCH CỰC RRC ............................................................................. 56
2.13 TRẠNG THÁI RỖI RRC ......................................................................................... 57
2.14 XỬ LÝ DỮ LIỆU Ở ENODEB .................................................................................. 58
CHƯƠNG 3 ........................................................................................................................ 61
CÁC THỦ TỤC BÁO HIỆU CƠ BẢN ............................................................................ 61
3.1 TÌM KIẾM MẠNG VÀ QUẢNG BÁ THÔNG TIN HỆ THỐNG ............................. 61
3.2 LIÊN HỆ BAN ĐẦU VỚI MẠNG ............................................................................ 62
3.3 XÁC MINH THUÊ BAO (AUTHENTICATION) ........................................................... 63
3.4 YÊU CẦU CẤP PHÁT ĐỊA CHỈ IP .......................................................................... 64
CHƯƠNG 4 ........................................................................................................................ 65
HIỆN TRẠNG MẠNG TRUYỀN TẢI VNPT VÀ ......................................................... 65
GIẢI PHÁP KẾT NỐI KHI TRIỂN KHAI LTE .......................................................... 65
4.1 HIỆN TRẠNG TRUYỀN TẢI 2G/3G VNPT NGHỆ AN ......................................... 66
4.2 PHƯƠNG ÁN KẾT NỐI 2G/3G SỬ DỤNG MOBILE BACKHAUL ...................... 70
4.3 PHƯƠNG ÁN KẾ NỐI 2G/3G/4G ............................................................................ 72
4.4 TÍNH TOÁN DUNG LƯỢNG CHO MẠNG MAN-E – VNPT NGHỆ AN .............. 75
4.4.1 Phương pháp tính toán ....................................................................................... 75
4.4.2 Các chỉ số đầu vào ............................................................................................. 75
4.4.3 Tính toán băng thông cụ thể............................................................................... 76
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 82
2
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
3GPP
Third Generation Partnership Project Dự án các đối tác thế hệ thứ ba
A
AAA
Authentication, Authorization and
Accounting
Xác thực, cấp phép và tính cước
ACF
Analog Channel Filter
Bộ lọc kênh tương tự
ACIR
Adjacent Channel Interference
Rejection
Loại bỏ nhiễu kênh lân cận
ACK
Acknowledgement
Sự báo nhận
ACLR
Adjacent Channel Leakage Ratio
Tỉ lệ dò kênh lân cận
ACS
Adjacent channel selectivity
Chọn lọc kênh lân cận
ADC
Analog-to Digital Conversion
Chuyển đổi tương tự - số
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line
Đường dây thuê bao số không đối xứng
AIR
Carrier to Interference Ratio
Tỷ số sóng mang trên tập âm
AM
Acknowledged Mode
Chế độ báo nhận
AMBR
Aggregate Maximum Bit Rate
Tốc độ bít tối đa cấp phát
AMD
Acknowledged Mode Data
Dữ liệu chế độ báo nhận
AMR
Adaptive Multi-Rate
Đa tốc độ thích ứng
AMR-NB
Adaptive Multi-Rate Narrowband
Băng hẹp đa tốc độ thích ứng
AMR-WB
Adaptive Multi-Rate Wideband
Băng rộng đa tốc độ thích ứng
ARQ
ARP
Automatic Repeat-reQuest
Allocation Retention Priority
Yêu cầu phát lại tự động
Ưu tiên duy trì cấp phát
ATB
Adaptive Transmission Bandwidth
Băng thông truyền dẫn thích nghi
AWGN
Additive White Gaussian Noise
Nhiễu Gauss trắng thêm vào
AMPS
Advanced Mobile Phone Sytem
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
ATM
Asynchromous Transfer Mode
Phương thức truyền tải không đồng bộ
BB
Baseband
Băng gốc
BCCH
Broadcast Control Channel
Kênh điều khiển phát quảng bá
BCH
Broadcast Channel
Kênh phát quảng bá
BPF
Band Pass Filter
Bộ lọc băng tần
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Khóa dịch pha nhị phân
BS
Base Station
Trạm gốc
BSC
Base Station Controller
Điều khiển trạm gốc
B
3
BSR
Buffer Status Report
Báo cáo tình trạng bộ đệm
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
BW
Bandwidth
Dải thông
CAZAC
Constant Amplitude Zero
Autocorrelation Codes
Mã tự tương quan zero biên độ không đổi
CBR
Constant Bit Rate
Tốc độ bít không đổi
CCE
Control Channel Element
Phần tử kênh điều khiển
CCCH
Common Control Channel
Kênh điều khiển chung
CDD
Cyclic Delay Diversity
Phân tập trễ vòng
CDF
Cumulative Density Function
Chức năng mật độ tích lũy
CDM
Code Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo mã
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
CP
Cyclic Prefix
Tiền tố vòng
CPICH
Common Pilot Channel
Kênh điều khiển chung
CQI
Channel Quality Information
Thông tin chất lượng kênh
CRC
Cyclic Redundancy Check
Kiểm tra dư vòng
C-RNTI
Cell - Radio Network Temporary
Identifier
Nhận dạng tạm thời mạng vô tuyến tế bào
CS
Circuit Switched
Chuyển mạch kênh
CSCF
Call Session Control Function
Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
D-BCH
Dynamic Broadcast Channel
Kênh phát quảng bá động
DCCH
Dedicated Control Channel
Kênh điều khiển riêng
DCI
Downlink Control Information
Thông tin điều khiển đường xuống
DFCHA
Dynamic Frequency and Channel
Allocation
Cấp phát kênh và tần số động
DFT
Discrete Fourier Transform
Biến đổi fourier rời rạc
DL
Downlink
Đường xuống
UL
uplink
Đường lên
DL-SCH
Downlink Shared Channel
Kênh chia sẻ đường xuống
DPCCH
Dedicated Physical Control Channel
Kênh điều khiển vật lý riêng
DTX
Discontinuous Transmission
Truyền phát không liên tục
DwPTS
Downlink Pilot Time Slot
Khe thời gian điều khiển đường xuống
Enhanced DCH
DCH được tăng cường
C
D
E
E-DCH
4
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Tốc độ dữ liệu tăng cường cho GSM
phát triển
EPC
Evolved Packet Core
Mạng lõi gói phát triển
EPDG
Evolved Packet Data Gateway
Cổng dữ liệu gói phát triển
E-UTRAN
Evolved Universal Terrestrial Radio
Access
Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu
phát triển
EDO
Evolution Data Only
Chỉ có dữ liệu phát triển
FD
Frequency Domain
Miền tần số
FDD
Frequency Division Duplex
Song công phân chia tần số
FDM
Frequency Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia tần số
FDPS
Frequency Domain Packet
Scheduling
Lập biểu gói miền tần số
FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi furier nhanh
FS
Frequency Selective
Lựa chọn tần số
GERAN
GSM/EDGE Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến
GSM/EDGE
GGSN
Gateway GPRS Support Node
Nút cổng hỗ trợ GPRS
GP
Guard Period
Khoảng bảo vệ
GPRS
General packet radio service
Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GRE
Generic Routing Encapsulation
Đống gói định tuyến chung
GSM
Global System for Mobile
Communications
Hệ thống truyền thông di động toàn cầu
GTP
GPRS Tunneling Protocol
Giao thức đường hầm GPRS
GTP-C
GPRS Tunneling Protocol, Control
Plane
Mặt phẳng điều khiển, giao thức
đường hầm GPRS
GUTI
Globally Unique Temporary Identity
Nhận dạng tạm thời duy nhất toàn cầu
GW
Gateway
Cổng
HARQ
Hybrid Automatic Repeat reQuest
Yêu cầu lặp lại tự động hỗ hợp
HO
Handover
Sự chuyển vùng
HSDPA
High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
HS-DSCH
High Speed Downlink Shared
Channel
F
G
H
Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao
5
HSCSD
High Speed Circuit Switched Data
Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
HSPA
High Speed Packet Access
Truy nhập gói tốc độ cao
HS-PDSCH
High Speed Physical Downlink
Shared Channel
Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc
độ cao
HSS
Home Subscriber Server
Máy chủ thuê bao thường trú
HS-SCCH
High Speed Shared Control Channel
Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao
HSUPA
High Speed Uplink Packet Access
Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
ICI
Inter-carrier Interference
Nhiễu liên sóng mang
ICIC
Inter-ô Interference Control
Điều khiển nhiễu liên ô
ID
Identity
Nhận dạng
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
Biến đổi furier nhanh nghịch đảo
IMS
IP Multimedia Subsystem
Hệ thống con đa phương tiện IP
IMSI
International Mobile Subscriber
Identity
Nhận dạng thuê bao di động quốc tế
IMT
International Mobile
Telecommunications
Truyền thông di động quốc tế
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
ISDN
Integrated Services Digital Network
Mạng số dịch vụ tích hợp
ISI
Inter Symbols Interference
Nhiễu liên ký tự
LNA
low noise amplifier
Khuyêch đại âm nhiễu thấp
LO
Local Oscillator
Bộ dao động nội
LOS
Line of Sight
Tầm nhìn thẳng
LTE
Long Term Evolution
Sự phát triển dài hạn
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy nhập môi trường
MAN-E
Metro Access Network Ethernet
Mạng Ethernet diện rộng
MAP
Mobile Application Part
Phần ứng dụng di động
MBMS
Multimedia Broadcast Multicast
System
Hệ thống phát quảng bá đa điểm đa
phương tiện
MBR
Maximum Bit Rate
Tốc độ bít tối đa
MCH
Multicast Channel
Kênh đa điểm
MCS
Modulation and Coding Scheme
Sơ đồ mã hóa và điều chế
MGW
Media Gateway
Cổng phương tiện
MIMO
Multiple Input Multiple Output
Đa đầu vào đa đầu ra
I
L
M
6
MIP
Mobile IP
IP di động
MM
Mobility Management
Quản lý tính di động
MME
Mobility Management Entity
Phần tử quản lý tính di động
MPLS
Multiprotocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPR
Maximum Power Reduction
Sự giảm công suất tối đa
MSC
Mobile Switching Center
Chung tâm chuyển mạch di động
NACK
Negative Acknowledgement
Báo nhận không thành công
NAS
Non-access Stratum
Tầng không truy nhập
NAS
Network Address Table
Bảng địa chỉ mạng
NB
Narrowband
Băng hẹp
NMT
Nordic Mobile Telephone
Điện thoại di động Bắc Âu
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ sau
OFDM
Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia tần số trực giao
OFDMA
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia tần số trực
giao
O&M
Operation and Maintenance
Vận hành và bảo dưỡng
PAPR
Peak to Average Power Ratio
Tỉ lệ công suất đỉnh tới trung bình
PAR
Peak-to-Average Ratio
Tỉ lệ đỉnh-trung bình
PC
Power Control
Điều khiển công suất
PCCC
Parallel Concatenated Convolution
Coding
Mã xoắn ghép song song
PCCPCH
Primary Common Control Physical
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp
PCFICH
Physical Control Format Indicator
Channel
Kênh chỉ thị dạng điều khiển vật lý
PCH
Paging Channel
Kênh nhắn tin
PCI
Physical Ô Identity
Nhận dạng ô vật lý
PCM
Pulse Code Modulation
Điều chế xung mã
PCRF
Policy and Charging Resource
Function
Chức năng tính cước tài nguyên và
chính sách
PCS
Personal Communication Services
Dịch vụ truyền thông cá nhân
N
O
P
7
PDCCH
Physical Downlink Control Channel
Kênh điều khiển đường xuống vật lý
PDCP
Packet Data Convergence Protocol
Giao thức hội tụ dữ liệu gói
PDN
Packet Data Network
Mạng dữ liệu gói
PDU
Payload Data Unit
Đơn vị dữ liệu tải tin
PDSCH
Physical Downlink Shared Channel
Kênh chia sẻ đường xuống vật lý
P-GW
Packet Data Network Gateway
Cổng mạng dữ liệu gói
PHICH
Physical HARQ Indicator Channel
Kênh chỉ thị HARQ vật lý
PHY
Physical Layer
Lớp vật lý
PLL
Phase Locked Loop
Vòng khóa pha
PLMN
Public Land Mobile Network
Mạng di động mặt đất công cộng
PMIP
Proxy Mobile IP
IP di động ủy nhiệm
PN
Phase Noise
Tiếng ồn pha
PRACH
Physical Random Access Channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý
PRB
Physical Resource Block
Khối tài nguyên vật lý
PS
Packet Switched
Chuyển mạch gói
PSD
Power Spectral Density
Mật độ phổ công suất
PSS
Primary Synchronization Signal
Tín hiệu đồng bộ sơ cấp
PUCCH
Physical Uplink Control Channel
Kênh điều khiển hướng lên vật lý
PUSCH
Physical Uplink Shared Channel
Kênh chia sẻ hướng lên vật lý
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QCI
QoS Class Identifier
Nhận dạng cấp QoS
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
Khóa dịch pha vuông góc
RACH
Random Access Channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAN
Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến
RAR
Random Access Response
Đáp ứng truy nhập ngẫu nhiên
RB
Resource Block
Khối tài nguyên
RBG
Radio Bearer Group
Nhóm truyền tải vô tuyến
RF
Radio Frequency
Tần số vô tuyến
RI
Rank Indicator
Chỉ thị bậc
RLC
Radio Link Control
Điều khiển kết nối vô tuyến
RNC
Radio Network Controller
Điều khiển mạng vô tuyến
RRC
Radio Resource Control
Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM
Radio Resource Management
Quản lý tài nguyên vô tuyến
Q
R
8
RS
Reference Signal
Tín hiệu chuẩn
RSCP
Received Symbol Code Power
Công suất mã ký hiệu nhận được
RSRP
Reference Symbol Received Power
Công suất thu được ký hiệu chuẩn
RSRQ
Reference Symbol Received Quality
Chất lượng thu được ký hiệu chuẩn
RSSI
Received Signal Strength Indicator
Chỉ thị cường độ tín hiệu thu được
RTP
Real-time Transfer Protocol
Giao thức truyền tải thời gian thực
SAE
System Architecture Evolution
Phát triển kiến trúc hệ thống
SCCPCH
Secondary Common Control Physical
Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp
Channel
SCM
Spatial Channel Model
Chế độ kênh không gian
SC-FDMA
Single Carrier Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia tần số đơn
sóng mang
SCH
Synchronization Channel
Kênh đồng bộ
SCTP
Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
SDU
Service Data Unit
Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SDH
Synchronous Digital Hierarche
Phân cấp số đồng bộ
SFBC
Space Frequency Block Coding
Mã khối tần số không gian
SFN
System Frame Number
Số khung hệ thống
SGSN
Serving GPRS Support Node
Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
S-GW
Serving Gateway
Cổng phục vụ
SIB
System Information Block
Khối thông tin hệ thống
SIMO
Single Input Multiple Output
Đơn đầu vào đa đầu ra
SMS
Short Message Service
Dịch vụ bản tin ngắn
SNR
Signal to Noise Ratio
Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu
SON
Self Optimized Networks
Mạng tự tối ưu
SR
Scheduling Request
Yêu cầu lập lịch biểu
S-RACH
Short Random Access Channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên ngắn
SRB
Signaling Radio Bearer
Phần tử mang báo hiệu vô tuyến
SRS
Sounding Reference Signals
Tín hiệu chuẩn thăm dò
SSS
Secondary Synchronization Signal
Tín hiệu đồng bộ thứ cấp
SU-MIMO
Single User Multiple Input Multiple
Output
Đơn người dùng - Đa đầu vào đa đầu
ra
S1AP
S1 Application Protocol
Giao thức ứng dụng S1
S
T
9
TA
Tracking Area
Khu vực theo dõi
TBS
Transport Block Size
Kích thước khối truyền tải
TACS
Total Access Communication Sytem
Hệ thống truyền thông truy nhập toàn phần
TD
Time Domain
Miền thời gian
TDD
Time Division Duplex
Song công phân chia thời gian
TD-LTE
Time Division Long Term Evolution Phân chia theo thời gian - LTE
TD-SCDMA
Time Division Synchronous Code
Division Multiple Access
Phân chia theo thời gian – đa truy
nhập phân chia theo mã đồng bộ
TDM
Time Division Multiplexing
ghép kênh phân chia theo thời gian
TPC
Transmit Power Control
Điều khiển công suất phát
TRX
Transceiver
Bộ thu phát
TTI
Transmission Time Interval
Khoảng thời gian truyền
UDP
Unit Data Protocol
Giao thức đơn vị dữ liệu
UE
User Equipment
Thiết bị đầu cuối
UL
Uplink
Đường lên
UL-SCH
Uplink Shared Channel
Kênh chia sẻ đường lên
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
UwPTS
Uplink Pilot Time Slot
Khe thời gian dẫn hướng đường lên
USIM
Universal Subscriber Identity Module Modun nhận dạng 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
V-MIMO
Virtual MIMO
MIMO ảo
VoIP
Voice over IP
Thoại qua IP
WCDMA
Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng
X1AP
X1 Application Protocol
Giao thức ứng dụng X1
U
V
10
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Các đặc điểm chính của LTE .....................................................................19
Bảng 2.1 Những gải tần quy định cho LTE ..............................................................44
Bảng 4.1 Các tham số đầu vào để tính toán băng thông ...........................................76
Bảng 4.2 Dự báo thuê bao đến năm 2011 để tính lưu lương Man-E, VNPT NAN ..77
Bảng 4.3 Dung lượng dịch vụ VNPT NAN ..............................................................78
Bảng 4.3 Băng thông mạng VNPT NAN đáp ứng cho 2G/3G .................................79
Bảng 4.4 Băng thông mạng MAN-E VNPT NAN đáp ứng cho 2G/3G/4G .............80
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G ......................17
Hình 1.2 Lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP ................................................17
Hình 1.3 Kiến trúc mạng LTE cơ bản. ......................................................................25
Hình 1.4 Kết nối liên mạng giữa LTE và UMTS......................................................29
Hình 2.1 Biểu diễn tần số - thời gian của tín hiệu OFDM ........................................32
Hình 2.2 Cấp phát sóng mang con cho OFDM & OFDMA .....................................32
Hình 2.3 Nguyên tắc thu - phát OFDMA..................................................................33
Hình 2.4 Ghép kênh thời gian - tần số OFDMA .......................................................34
Hình 2.5 Máy phát và thu OFDMA ..........................................................................35
Hình 2.6 Nguyên tắc thu - phát SC-FDMA ..............................................................38
Hình 2.7 Máy phát và thu SM-FDMA ......................................................................39
Hình 2.8 Máy phát và thu SM-FDMA ......................................................................42
Hình 2.9 Lưới tài nguyên đường xuống ....................................................................45
Hình 2.10 Cấu trúc khung loại 1 ...............................................................................46
Hình 2.11 Cấu trúc khung loại 2 ...............................................................................46
11
Hình 2.12 Các kênh truyền hướng lên và hướng xuống của LTE ............................47
Hình 2.13 Các chế độ truy nhập vô tuyến .................................................................48
Hình 2.14 Nguyên tắc truyền MIMO ........................................................................49
Hình 2.15 Xử lý tín hiệu cho phân tập phát và ghép kênh không gian (MIMO) ......50
Hình 2.16 Đa người sử dụng MIMO trong hướng lên ..............................................53
Hình 3.1 Kết nối thiết bị di động vào mạng LTE và yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP
...................................................................................................................................61
Hình 4.1 Sơ đồ kết nối mạng Core IP/MPLS - VNPT. .............................................67
Hình 4.2 Cấu hình mạng MAN-E VNPT NAN. .......................................................68
Hình 4.3 Phương án kết nối IP RAN &VN2/SDH cho mạng 3G. ............................69
Hình 4.4 Mạng truyền tải Mobile Backhaul (kết nối 2G/3G) – VNPT NAN ...........71
Hình 4.5 Mô hình truyền tải 2G/3G/4G (kết nối MME/GW qua VN2) – VNPT
NAN ..........................................................................................................................73
Hình 4.6 Kết nối 2G/3G/4G (kết nối trực tiếp MME/GW qua Core) – VNPT NAN
...................................................................................................................................74
Hình 4.7 Kết nối mạng truyền tải Mobile Backhaul Quán Bánh – Hưng Nguyên ...75
12
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày này thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển
nhanh nhất. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người sử dụng, đến
nay với sự ứng dụng của công nghệ 3G, thông tin di động có thể cung cấp nhiều
hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng như các chức năng
camera, nghe nhạc, xem phim, truyền số liệu... đã trở nên phổ biến. Nhu cầu phát
triển nó lên 4G trở nên cấp thiết. Một xu hướng rõ nét trong lĩnh vực thông tin di
động hiện nay là các nhà cung cấp dịch vụ ngoài việc mở rộng dung lượng khai thác
hiện có còn phải nghiên cứu xác định lộ trình phát triển công nghệ để tăng cường
khả năng cung cấp đa dịch vụ tốt hơn cho khách hàng. Trong đó LTE là một giải
pháp công nghệ tiên tiến đang được các nhà khai thác mạng triển khai.
Hòa chung với sự tăng trưởng của nền kinh tế xã hội nói chung và thị trường
viễn thông nói riêng, trong những năm qua với nhiều bước phát triển vượt bậc đã
đưa mạng VinaPhone cùng với Mobile-Phone, Viettel thành các nhà cung cấp dịch
vụ thông tin di động lớn tại Việt Nam về quy mô phát triển thuê bao cũng như hạ
tầng mạng. Với xu thế chung phát triển và nhu cầu tăng cao về các dịch vụ di động
Multimedia của khách hàng trong thời gian tới, mạng VinaPhone, hiện nay VNPT
Mobile (trên cơ sở sát nhập Vinaphone và Mobifone) trên toàn quốc nói chung và
khu vực Nghệ An nói riêng cần phải thực hiện nâng cấp triển khai mạng 4G.
Nghiên cứu tìm hiểu công nghệ LTE và đưa ra giải pháp triển khai 4G là cần thiết
đối với việc kinh doanh và phát triển mạng mạng lưới. Lựa chọn công nghệ LTE là
phù hợp với năng lực cơ sở hạ tầng sẵn có của VNPT, giúp VNPT giảm chi phí đầu
tư mạng 4G.
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ LTE và giải pháp triển khai cho mạng
Vinaphone” sẽ đáp ứng được nhu cầu thiết thực trong phát triển mạng VinaPhone
trước đây và VNPT Mobile hiện nay nói chung và khu vực Nghệ An nói riêng, đưa
13
vào khai thác dịch vụ 4G sớm nhất có thể. Điều này rất quan trọng tác động trực
tiếp đến thương hiệu, uy tín, năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ LTE.
- Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng mạng mạng lưới VNPT nói chung và
VNPT Nghệ An nói Riêng.
- Khảo sát nghiên cứu mạng truyền tải của VNPT Nghệ An.
- Nghiên cứu giải pháp kết nối 2G/3G/4G dựa trên nền tảng mạng truyền tải
Mobile Backhaul.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a) Đối tượng nghiên cứu:
- Công nghệ LTE.
- Hiện trạng cơ sở hạ tầng mạng truyền tải VNPT.
- Giải pháp kết nối khi triển khai LTE tại Nghệ An.
b) Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết LTE về công nghệ, kiến trúc truy nhập vô tuyến LTE.
- Nghiên cứu hiện trạng cơ sở hai tầng mạng truyền tải VNPT về băng thông,
dung lượng dịch vụ và khả năng triển khai đấu nối LTE.
- Qua nghiên cứu, tìm hiểu, đưa ra giải pháp kết nối khi triển khai LTE trên
nền tảng mạng truyền tải Mobile Backhaul cho VNPT Mobile,. Tính toán băng
thông yêu cầu khu vực Nghệ An nói riêng.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ LTE.
- Khảo sát cơ sở hạ tầng mạng truyền tải của VNPT.
14
- Phân tích tìm hiểu đưa ra giải pháp kết nói LTE trên cơ sở mạng truyền tải
sẵn có của VNPT.
- Phân tích đánh giá băng thông cần thiết của mạng truyền tải khi triển khai LTE
tại khu vực Nghệ An.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Lý thuyết LTE được 3GPP nghiên cứu và chuẩn hóa công bố rộng rãi trên
toàn thế giới, VNPT đã triển khai thử nghiệm. Tuy nhiên việc áp dụng vào thực tế
tại mỗi nhà khai thác, tương ứng với mỗi khu vực không thể theo một lộ trình cứng
nhắc, điều đó tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, vào cơ sở hạ tàng mạng có sẵn, điều
kiện phát triển của thị trường và thị phần của nhà khai thác tại khu vực. Đối với
mạng VNPT Moibile, do lượng khách hàng ngày càng tăng cả về số lượng và nhu
cầu dịch vụ, việc triển khai LTE cũng cần có các nghiên cứu và đánh giá dựa trên
điều kiện cụ thể của từng vùng, đề tài này là một trong những nghiên cứu, đánh giá,
nhằm triển khai xây dựng hệ thống truy nhập vô tuyến mới vào thực tế, dựa trên nền
tảng hạ tầng mạng có sẵn một cách bài bản, hiệu quả theo một định hướng nhất
định. Kết quả của đề tài chính là một đề án chi tiết nhằm triển khai mạng vô tuyến
LTE 4G sát với thực tế cho mạng VNPT Mobile khu vực Nghệ An trong thời gian
sớm nhất, do đó mang tính thực tiễn cao.
6. KẾT CẤU CỦA DỀ TÀI:
Đề tài bao gồm 4 chương, với nội dung tóm tắt như sau:
Chương 1: Giới thiệu về công nghệ LTE và mục tiêu thiết kế.
Chương này giới thiệu khái quát của xu hướng phát triển hệ thống thông tin
di động và công nghệ LTE, trong đó sẽ tập trung nghiên cứu các đặc trưng cơ bản
mà 3GPP đặt ra cho LTE. Chương này cũng giới thiệu về kiến trúc LTE, các thành
phần, giao tiếp kết nối LTE. Giao tiếp với cơ sở dữ liệu người dùng và chuyển giao.
Chương 2: Mạng truy nhập LTE.
15
Nghiên cứu công nghệ mạng truy cập LTE. Các chế độ truy cập, các kỹ thuật
đường lên, đường xuống, kỹ thuật mã hóa OFDM, kỹ thuật MIMO cũng như kiểm
soát tài nguyên vô tuyến.
Chương 3: Các giao thức báo hiệu cơ bản.
Chương này trình bày về các báo hiệu tìm kiếm thông tin hệ thống xác minh
thuê bao và cấp phát địa chỉ IP.
Chương 4: Hiện trạng mạng truyền tải VNPT và giải pháp kết nối khi triển
khai LTE.
Chương này tìm hiểu về mạng truyền tải VNPT/VNPT NAN, đưa ra giải
pháp kết nối cũng như tính toán băng thông cần thiết khi triển khai LTE.
16
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ
1.1 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động và nghiên cứu phát triển
trong 3GPP được thể hiện trên hình 1.1 và 1.2.
Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G
Hình 1.2 Lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP
1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LTE
LTE (Long Term Evolution) là thế hệ thứ 4 của chuẩn UMTS do 3GPP phát
triển. Để đảm bảo tính cạnh tranh 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm: giảm
17
- Xem thêm -