Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu công nghệ lte và giải pháp triển khai cho mạng vinaphone...

Tài liệu Nghiên cứu công nghệ lte và giải pháp triển khai cho mạng vinaphone

.PDF
85
192
104

Mô tả:

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 -

Tài liệu liên quan