Tài liệu Triển khai 3g tại việt nam và xu hướng phát triển 4g

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.........................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...............................................................xiv MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 Chương 1 - TỔNG QUAN MẠNG 3G ..................................................................5 1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG............5 1.2 HAI NHÁNH CÔNG NGHỆ CHÍNH CỦA 3G............................................11 1.2.1 Công nghệ WCDMA ...............................................................................11 1.2.2 Công nghệ CDMA 2000 ..........................................................................12 1.3 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G ......................14 1.3.1 Sơ đồ cấu trúc...........................................................................................16 1.3.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống WCDMA .............................16 1.3.3 Thiết bị người dùng UE ...........................................................................17 1.3.4 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ..........................................................17 1.3.4.1 Các khuyến nghị ................................................................................17 1.3.4.2 Đặc tính mạng UTRAN.....................................................................17 1.3.4.3 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS ........................................19 1.3.5 Mạng lõi CN.............................................................................................21 1.3.6 Các giao diện của UMTS WCDMA ........................................................22 1.4 LƯU LƯỢNG VÀ CÁC LOẠI DỊCH VỤ CỦA 3G....................................23 1.4.1 Phân loại lưu lượng ..................................................................................23 1.4.2 Phân loại dịch vụ......................................................................................24 Chương 2 - TRIỂN KHAI 3G TẠI VIỆT NAM ................................................25 2.1 ĐỊNH HƯỚNG 3G TẠI VIỆT NAM ............................................................25 2.1.1 Lộ trình tiến lên 3G ..................................................................................25 2.1.2 Thi tuyển 3G ............................................................................................27 2.1.2.1 Hình thức thi tuyển 3G ......................................................................27 2.1.2.2 Tiêu chí chính của hồ sơ, lợi ích của doanh nghiệp ..........................28 2.1.2.3 Quá trình thi tuyển.............................................................................29 i 2.2 PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI 3G CỦA VIETTEL .......................................31 2.2.1 Quan điểm kinh doanh và dự báo thị trường 3G của Viettel ...................31 2.2.1.1 Quan điểm xây dựng và kinh doanh mạng 3G ..................................31 2.2.1.2 Dự báo thị trường ..............................................................................32 2.2.2 Cấu trúc mạng ..........................................................................................33 2.2.3 Lựa chọn công nghệ, tần số......................................................................35 2.2.3.1 Về công nghệ .....................................................................................35 2.2.3.2 Về tần số ............................................................................................35 2.2.4 Quy mô mạng 3G .....................................................................................36 2.2.4.1 Phương án triển khai vùng phủ..........................................................36 2.2.4.2 Mạng truyền dẫn................................................................................37 2.2.4.3 Vùng phủ sóng 3G theo dân số..........................................................38 2.2.4.4 Vùng phủ sóng 3G theo diện tích ......................................................40 2.2.5 Sử dụng tài nguyên...................................................................................40 2.2.5.1 Kế hoạch sử dụng chung cơ sở hạ tầng .............................................40 2.2.5.2 Kế hoạch sử dụng tần số và băng tần ................................................41 2.2.6 Tính năng nâng cao của hệ thống.............................................................44 2.2.6.1 Công nghệ HSPA ..............................................................................44 2.2.6.2 Giữ nguyên số thuê bao .....................................................................44 2.2.6.3 Xác định vị trí thuê bao đối với các dịch vụ khẩn cấp ......................45 2.2.7 Phương án đảm bảo chất lượng dịch vụ...................................................45 2.2.7.1 Chỉ tiêu chất lượng ............................................................................45 2.2.7.2 Các giải pháp kỹ thuật đảm bảo, nâng cao chất lượng ......................46 2.2.8 Một số vấn đề phát sinh thực tế khi nâng cấp mạng lõi 2G lên 3G .........47 2.2.8.1 Vấn đề phát sinh ................................................................................47 2.2.8.2 Biện pháp giải quyết ..........................................................................47 2.3 NHỮNG KẾT QUẢ VỀ 3G HIỆN TẠI ........................................................49 2.3.1 Thông tin dịch vụ .....................................................................................49 2.3.2 Quy mô mạng lưới 3G .............................................................................53 Chương 3 - THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG 4G.......................................................54 3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG 4G........................................................................54 3.1.1 Thông tin băng rộng .................................................................................54 ii 3.1.2 Chi phí thấp ..............................................................................................55 3.1.3 Vùng phủ sóng rộng .................................................................................55 3.1.4 Dịch vụ đa dạng và dễ sử dụng ................................................................55 3.2 MỤC TIÊU THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 4G.......................56 3.2.1 Mục tiêu thiết kế.......................................................................................56 3.2.2 Lựa chọn công nghệ cho 4G ....................................................................57 3.2.2.1 Các công nghệ đề xuất của 4G ..........................................................57 3.2.2.2 So sánh LTE và Wimax.....................................................................58 3.3 CÔNG NGHỆ LTE ........................................................................................62 3.3.1 Thay đổi về kỹ thuật.................................................................................63 3.3.1.1 Tải xuống OFDM ..............................................................................64 3.3.1.2 Tải lên SC-FDMA .............................................................................65 3.3.1.3 Anten MIMO .....................................................................................67 3.3.2 Cấu hình hệ thống ....................................................................................68 3.3.2.1 Cấu hình hệ thống dựa trên IP ...........................................................68 3.3.2.2 Phân loại và cấu hình cell theo môi trường truyền dẫn .....................69 3.3.2.3 Thông tin đa phương tiện ..................................................................70 3.3.3 Các dịch vụ trong LTE.............................................................................70 Chương 4 - ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI 4G..................................73 4.1 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC TRIỂN KHAI .............................73 4.1.1 Về kịch bản triển khai ..............................................................................73 4.1.2 Độ linh hoạt phổ và việc triển khai ..........................................................74 4.1.3 Những vấn đề chung ................................................................................76 4.2 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI 4G HIỆN NAY .................................................76 4.2.1 Triển vọng cho LTE .................................................................................76 4.2.2 Những quốc gia tiên phong thương mại hóa LTE ...................................78 4.2.3 Tương lai của 4G tại Việt Nam................................................................79 4.2.3.1 Cấp phép thử nghiệm 4G...................................................................79 4.2.3.2 Công nghệ 4G cho thị trường Việt Nam ...........................................81 4.2.3.3 Thời điểm chín muồi của công nghệ 4G ở Việt Nam .......................81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................83 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................84 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1G First Generation Thế hệ thứ nhất 2G Second Generation Thế hệ thứ hai 2,5G 2,5 Generation Thế hệ 2,5 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3,5 G 3,5 Generation Thế hệ 3,5 3,75 G 3,75 Generation Thế hệ 3,75 4G Fourth Generation Thế hệ thứ tư 3GPP 3rd Generation Partnership Dự án đối tác 3G Project 3GPP2 3rd Generation Partnership Dự án của các đối tác thế hệ Project 2 ba thứ hai 8-PSK 8-Phase Shift Keying Khoá chuyển 8 pha DQPSK π/4-Differential Quadrature Phase Khoá chuyển pha π/4 Shift Keying A ADSL AMPS Asymmetric Digital Subcriber Đường dây thuê bao số bất Line đối xứng Advanced Mobile Phone Service Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến AMR Adaptive Modulation Rate Đa tốc độ thích nghi AN Access Network Mạng truy nhập ANSI-41 American Standards Institue 41 Tiêu chuẩn của viện tiêu chuẩn Mỹ APN Access Point Name Tên điểm truy nhập AR Access Router Bộ định tuyến truy nhập ARIB Association for Radio Industry Hiệp hội thương mại và công and Business nghiệp vô tuyến iv ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực BG Boder Gateway Cổng biên BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá B Bộ TT&TT Bộ Thông tin và truyền thông BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc Customised Applycation for ứng dụng theo yêu cầu khách Mobile Network Enhanced Logic hàng trong mạng di động có nâng C CAMEL cấp về mặt logic CAP CAMEL Application Part Phần ứng dụng cho CAMEL CG Charging Gateway Cổng tính cước CGI Cell Global Identity Chỉ thị cell toàn cầu CN Core Network Mạng lõi CRNC Controlling RNC RNC điều khiển CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh Cu Interface between TE and USIM Giao diện giữa TE với USIM Digital Advanced Mobile Phone Hệ thống điện thoại số tiên tiến D DAMPS System D-BNAP Dedicated BNAP Phần ứng dụng nút B riêng DL Down Link Đường xuống DNS Domain Name System Hệ thống tên miền v DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi DSSS Direct Sequence Spectrum Kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp DVB Digital Video Broadcasting Phát quảng bá số Enhanced Data Rates for GSM Tốc độ dữ liệu tăng cường Evolution cho phát triển GSM EFC Enhanced Full Rate Codec Codec tiếng toàn tốc cải tiến E-GPRS Enhanced GPRS GPRS tăng cường E-HSCSD Enhanced HSCSD HSCSD tăng cường EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị E-RAN EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến E EDGE EDGE ETAC S Extended TACS TACS mở rộng ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Standards Institue Âu Evolution Data Optimized Phát triển tối đa hoá dữ liệu FACH Forward Access Channel Kênh thâm nhập đường xuống FD Frequency Division Phân chia theo tần số FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia EVDO F theo tần số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia tần số FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần Access số Interface Between BSC and Giao diện giữa BSC với SGSN G Gb SGSN GGSN Gateway GPRS Support Node vi Nút hỗ trợ cổng GPRS Gi GMSC GMSK Interface Between GGSN and Giao diện giữa GGSN với External Network mạng bên ngoài Gateway Mobile Switching Trung tâm chuyển mạch di động Centre cổng Gaussian Minimum Shift Keying Điều chế khóa dịch cực tiểu Gaussian Gn Interface Between Two GSNs Giao diện giữa hai GSN Gp Interface Between Two GGSNs Giao diện giữa hai GGSN GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu Gs Interface Between SGSN and Giao diện giữa SGSN với HLR/AuC HLR/AuC Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Communication cầu GSMA GSM Association Hiệp hội các nhà khai thác GSM GSN GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS A ITU-T Protocol Một giao thức của ITU-T HLR Home Location Register Bộ đăng ký vị trí thường trú HSCSD High Speed Circuit Swiched Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ GSM H H.323, H.263, H.248. cao HSDPA High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống Access HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên HSMTT - Hồ sơ mời thi tuyển vii I IEEE Institute of Electrical and Viện kỹ sư điện và điện tử Electtronics Engineers IN Intelligent Network Mạng thông minh IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International Mobile Subsscriber Số nhận dạng thuê bao di động Identity quốc tế International Mobile Thông tin di động toàn cầu IMT Telecommunication IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 IP version 4 Thủ tục Internet phiên bản 4 IPv6 IP version 6 Thủ tục Internet phiên bản 6 IS-41 Interim Standard 41 Mạng lõi của IS-95 CDMA IS-54(A/B) Interim Standard 54 (A/B) Tiêu chuẩn di động TDMA của Mỹ (do AT&T đề xuất) IS-136 Interim Standard 136 Tiêu chuẩn di động TDMA cải tiến Mỹ (AT&T đề xuất) IS-95(A/B) Interim Standard 95 (A/B) Tiêu chuẩn di động CDMA của Mỹ (Qualcomm đề xuất) ISDN Integrated Services Digital Mạng số đa dịch vụ Network ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU - R International Telecommunication Bộ phận vô tuyến của liên minh Union - Radio Sector viễn thông quốc tế UMTS Interface Between Giao diện UMTS giữa 3GMSC/ 3GMSC/ SGSN and RNC SGSN với RNC UMTS Interface Between RNC Giao diện giữa RNC và nút B Iu Iub and Node B Iu-CS UMTS Interface Between MSC viii Giao diện UMTS giữa MSC and RNC với RNC UMTS Interface Between SGSN Giao diện UMTS giữa GGSN với and RNC RNC Iur UMTS Interface Between RNCs Giao diện giữa hai RNC IXP Internet EXchange Point Cổng kết nối quốc tế LLC Logical Link Control Điều khiển đoạn nối logic LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn. Medium Access Control Điều khiển truy nhập trung Iu-PS L M MAC gian MAP Mobile Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến MBMS Multimedia Broadcast Multicast Dịch vụ truyền thông đa phương Service tiện MR Mobile Router Bộ định tuyến di động MPBN Mobile Packet Backbone Network Mạng trục dữ liệu di động MS Mobile Station Máy di động MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MSISDN Mobile Subscriber Integrated Số thuê bao di động tích hợp dịch Services Digital Network Number vụ số Mobile Termination Đầu cuối di động Narrow AMPS AMPS băng hẹp MT N NAMPS NB Node B Nút B NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới NMT Nordic Mobile Telephone Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu NSS Network Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch mạng NTACS Narrow TACS TACS băng hẹp ix O OSI Open System Interconnection Kết nối các hệ thống mở OVSF Orthogonal Variable Spreading Hệ số trải phổ biến trực giao Factor P PAN Personal Area Network Mạng khu vực cá nhân PC Personal Computer Máy tính cá nhân PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã PCN Personal Communication Network Mạng thông tin cá nhân PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói PDA Personal Digital Assistant Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân PDC Personal Digital cellular Hệ thống tổ ong số cá nhân PIN Personal Identification Number Số nhận dạng cá nhân PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PoC Push to Talk over Cellular Bộ đàm thoại qua mạng di động PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch gói Network công cộng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương Release 4 of 3GPP UMTS Phiên bản 4 của tiêu chuẩn Standard 3GPP UMTS Release 5 of 3GPP UMTS Phiên bản 5 của tiêu chuẩn Standard 3GPP UMTS Release 1999 of 3GPP UMTS Phiên bản 1999 của tiêu Q R R4 R5 R99 x Standard chuẩn 3GPP UMTS RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Phần ứng dụng mạng truy Application Part RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Hệ thống con mạng vô tuyến SAE Service Architecture Evolution Sự phát triển kiến trúc dịch vụ SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SIM Subcriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SRNC Serving RNC RNC phục vụ SS7 Signalling System 7 Hệ thống báo hiệu số 7 Total Access Communication Hệ thống thông tin truy nhập toàn System bộ TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TD-CDMA Time Division CDMA CDMA phân chia theo thời S T TACS gian TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát TS Time Slot Khe thời gian User Equipment Thiết bị người sử dụng U UE xi UL Up Link Đường lên UMB Untra Mobile Broadband Băng thông di động siêu rộng UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn Telecommunication System cầu UMTS Subcriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao USIM UMTS UTRA Universal Terrestrial Radio Truy nhập vô tuyến mặt đất Access UTRAN Universal Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất Access Network toàn cầu Radio Interface for UTRA Giao diện vô tuyến cho UTRA VLR Visiter Location Register Bộ đăng ký vị trí tạm trú VNPT Vietnam Post and Tổng công ty Bưu chính Viễn Telecommunication thông Việt Nam Uu V W WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập vô tuyến phân chia Access theo mã băng rộng WiFi Wireless Fidelitity Hệ thống mạng không dây Wimax Worldwide Interoperability for Khả năng tương tác toàn cầu với Microwave Access truy nhập vi ba World Wide Web trang Web www xii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở 3G WDCMA UMTS ...........................................24 Bảng 2.1 Tổng hợp cam kết đầu tư 3G trong 3 năm đầu, tiền đặt cọc ban đầu........30 Bảng 2.2 Lô tần số 3G được lựa chọn của Viettel. ...................................................35 Bảng 2.3 Kế hoạch triển khai HSPA.........................................................................36 Bảng 2.4 Tỷ lệ sử dụng quang và viba để kết nối với Node B. ................................38 Bảng 2.5 Kế hoạch phủ sóng theo dân số. ................................................................39 Bảng 2.6 Kết quả tính toán vùng phủ sóng 3G theo diện tích ..................................40 Bảng 2.7 Tỷ lệ chia sẻ vị trí giữa trạm 2G và trạm 3G.............................................40 Bảng 2.8 Cấu hình Cell và số lượng Cell triển khai từng giai đoạn. ........................41 Bảng 2.9 Mục tiêu tỷ lệ thành công cuộc gọi............................................................45 Bảng 2.10 Mục tiêu tốc độ truy nhập Internet di động. ............................................46 Bảng 2.11 Thông tin về triển khai 3G tại Việt Nam .................................................53 Bảng 3.1 Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP .................................................60 Bảng 3.2 LTE và WIMAX........................................................................................61 Bảng 3.3 Các dịch vụ trong LTE ..............................................................................71 Bảng 4.1 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA................73 xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G ........................5 Hình 1.2 Quá trình phát triển lên 3G ........................................................................10 Hình 1.3 Định hướng phát triển công nghệ 4G.........................................................11 Hình 1.4 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA......11 Hình 1.5 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000................................12 Hình 1.6 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP.............................................14 Hình 1.7 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS ..............15 Hình 1.8 Cấu trúc hệ thống UMTS phát hành 3GPP R99 ........................................16 Hình 2.1 Lộ trình công nghệ theo giai đoạn. ............................................................25 Hình 2.2 Cấu trúc mạng triển khai GPRS (IP)..........................................................26 Hình 2.3 Sơ đồ minh họa cấu trúc tổng thể mạng 3G của Viettel. ...........................33 Hình 2.4 Số dân và phần trăm số dân được phủ sóng 3G Viettel theo giai đoạn. ....39 Hình 3.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống 4G....................................................................56 Hình 3.2 Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác. .................................59 Hình 3.3 Kiến trúc của mạng LTE ............................................................................64 Hình 3.4 Tần số - Thời gian của tín hiệu OFDM......................................................65 Hình 3.5 Sơ đồ khối DFT-s-OFDM ..........................................................................66 Hình 3.6 Khối anten MIMO 2x2...............................................................................67 Hình 3.7 Cấu hình hệ thống 4G ................................................................................68 Hình 3.8 Liên lạc thông qua các kết nối multi-hop...................................................70 Hình 4.1 Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 ...............74 Hình 4.2 Ví dụ về cách thức LTE thâm nhập từng bước vào phân bố phổ của một hệ thống GSM đa được triển khai..................................................................................75 xiv MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Sự phát triển nhanh chóng và không ngừng của khoa học công nghệ đã tạo nên những chuyển biến sâu sắc trên mọi lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là lĩnh vực viễn thông di động. Viễn thông di động đã và đang trở thành một bộ phận phát triển nhanh nhất của công nghệ thông tin, mở rộng nhiều khả năng thông tin cho các phương thức thông tin truyền thống trước đây. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với công nghệ UMTS WCDMA cho thấy tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai gần. Giải pháp công nghệ tiên tiến này đã được triển khai và thu được nhiều thành công trên thế giới như tại Mỹ, châu Âu ( Anh, Pháp…) và cả châu Á (Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore…). 3G cũng là sự lựa chọn hàng đầu cho giải pháp triển khai mạng di động ở Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Vì vậy các nhà khai thác đã được cấp phép kinh doanh 3G và đang triển khai kĩ thuật, công nghệ, hiệu quả kinh tế để phát triển của mạng lưới, dịch vụ thế hệ 3, tạo đà hướng tới thế hệ 4 tiếp theo. Là một nhân viên đang làm việc tại mạng Viettel, em mong muốn được tìm hiểu và nắm bắt thêm những ứng dụng và công nghệ được triển khai trong mạng 3G WCDMA UMTS; đồng thời tìm tòi và nghiên cứu hướng phát triển tiếp theo của thế hệ mạng di động 4G trong tương lai. Do đó em chọn đề tài “Triển khai 3G tại Việt Nam và xu hướng phát triển 4G” 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Thế hệ mạng di động 3G được 3GPP xây dựng và được chuẩn hóa qua nhiều phiên bản từ R99, R4, R5, R6, R7, R8 và mới đây là R9. Nhiều nhà khai thác mạng di động trên thế giới đã nghiên cứu, triển khai thử nghiệm và đưa vào thương mại hóa mạng 3G UMTS như ở Mỹ, Nhật, Hàn Quốc và châu Âu… Hiện nay các nhà 1 khai thác mạng di động tại Việt Nam như Vinaphone, Mobifone, Viettel, EVNTelecom đã triển khai 3G UMTS với cấu trúc như phiên bản R99 hoặc R5, R6. 3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1. Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu công nghệ và cấu trúc mạng 3G UMTS WCDMA. - Tình hình triển khai 3G tại Việt Nam và xem xét phương pháp triển khai 3G của mạng di động Viettel. - Tìm hiểu những thay đổi của mạng di động tiên tiến thế hệ 4, xu hướng phát triển của 4G trong thời gian tới trên thế giới và Việt Nam. 3.2. Đối tượng nghiên cứu - Lý thuyết tổng quan về mạng 3G: cấu trúc, sơ đồ chức năng, giao diện, lưu lượng và dịch vụ. - Kết quả đạt được khi triển khai 3G của các mạng di động tại Việt Nam, biện pháp triển khai của mạng Viettel. - Thay đổi về kỹ thuật của thế hệ di động thứ 4, định hướng của các mạng di động trên thế giới với 4G. 3.3. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc mạng 3G, mô hình và các biện pháp triển khai 3G UMTS WCDMA của mạng Viettel, kết quả tại Việt Nam. - Thị trường 4G trên thế giới. 4. NHỮNG LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Lý thuyết về mạng vô tuyến 3G UMTS cũng như các mô hình mạng thông tin di động 3G đã được nghiên cứu và chuẩn hóa rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên việc áp dụng vào thực tế tại mỗi quốc gia, ứng với mỗi nhà khai thác lại không thể áp dụng theo một lộ trình cứng nhắc nào, điều đó tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, vào điều kiện phát triển của thị trường và thị phần của nhà khai thác đó. Bên cạnh đó, dù thế hệ di động 3G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai. Sự thương mại hóa công nghệ của 4G với điểm khác biệt 2 thể hiện ở tốc độ “siêu tốc” với chất lượng cao hơn rất nhiều lần từ các tiện ích di dịch vụ hấp dẫn sẽ đem lại cho người dùng những trải nghiệm thú vị. Đề tài đã trình bày tổng quan về kiến trúc mạng 3G UMTS, đề cập cụ thể về phương án kinh doanh, triển khai cấu trúc mạng, các biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng di động Viettel. Đồng thời, đề tài đã đánh giá xu hướng công nghệ tiềm năng được lựa chọn làm tiêu chuẩn cho thế hệ di động 4G, đưa ra những đánh giá sơ lược cho tình hình phát triển từ 3G lên 4G ở Việt Nam. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lý thuyết về thông tin di động, quá trình phát triển của thông tin di động, cấu trúc mạng 3G UMTS nói chung. - Đề cập phương án triển khai mạng 3G Viettel; quy mô mạng lưới bao gồm mạng truyền dẫn, phương án phát triển vùng phủ theo dân số, diện tích; kế hoạch sử dụng tần số, các biện pháp đảm bảo và nâng cao chất lượng mạng. - Tìm hiểu công nghệ triển khai cho 4G và tình hình thương mại hóa trên thế giới, thời điểm sẽ cấp phép tại Việt Nam. 6. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài bao gồm các chương với các nội dung tóm tắt như sau: Chương 1 - Tổng quan mạng 3G Ngoài việc giới thiệu khái quát sự phát triển của hệ thống thông tin di động và xu hướng phát triển, chương này nghiên cứu về cấu trúc mạng 3G UMTS, lưu lượng và các loại dịch vụ của 3G. Chương 2 – Triển khai 3G tại Việt Nam Chương 2 trình bày về mục đích, hình thức, kết quả cấp phép 3G tại Việt Nam. Tiếp đó, chương này tập trung trình bày về quan điểm kinh doanh và phương án cụ thể trong kế hoạch trong 15 năm sắp tới của mạng di động Viettel. Chương 3 – Thế hệ mạng di động 4G 3 Chương này sẽ đề cập đến những đặc điểm đề xuất của 3GPP cho thế hệ mạng 4G, mục tiêu thiết kế, sự lựa chọn công nghệ giữa LTE và Wimax. Từ đó, đi sâu vào những thay đổi cơ bản của LTE so với mạng 3G hiện nay. Chương 4 – Đánh giá khả năng triển khai 4G Chương 4 sẽ đánh giá những triển vọng của LTE trong thời gian tới, những vấn đề cần quan tâm trong quá trình triển khai và nhận xét về xu thế 4G của các nhà mạng trên thế giới, tương lai cho 4G tại Việt Nam. Vì thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế cũng như lĩnh vực hiện đang được nghiên cứu triển khai nên báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Trần Thị Ngọc Lan đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2010 Sinh viên Ngô Thảo Hương 4 Chương 1 - TỔNG QUAN MẠNG 3G 1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động cho đến nay được thể hiện như hình 1.1. Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G • Thế hệ thứ nhất – 1G Hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số (FDMA: Frequency Division Multiple Access) là hệ thống tế bào tương tự dung lượng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT (Bắc Âu), TACS (Anh), AMPS (Mỹ). Đến những năm 1980 đã trở nên quá tải khi nhu cầu về số người sử dụng ngày càng tăng lên. Lúc này, các nhà phát triển công nghệ di động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ 2 mà hoàn toàn sử dụng công nghệ số. Đó phải là các hệ thống xử lý tín hiệu số cung cấp được dung lượng lớn, chất lượng thoại cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp. 5 • Thế hệ thứ hai – 2G Các hệ thống 2G gồm: GSM (Global System for Mobile Communication Châu Âu), hệ thống D-AMPS (Mỹ) sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA băng hẹp. Do tính chuẩn hóa và tương thích qui mô vùng, nhiều mạng 2G đã gặt hái được thành công đáng kể về cả giải pháp kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh doanh. Một trong số này là sự thành công của hệ thống GSM và đây chính là một thành công lớn hơn mong đợi. Đến năm năm 1999, để tăng thông lượng truyền phục vụ nhu cầu truyền thông tin trên mạng di động 2G, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là 2,5G. Tốc độ truyền data rate của GPRS đã cải tiến tốc độ tăng lên gấp 3 lần so với GSM, tức là khoảng từ 20-30Kbit/s. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và Internet (email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau đó, năm 2000, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbit/s (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2,75G trên con đường tiến tới 3G. Một số ưu thế mà thế hệ 2G (GSM) đạt được: - Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD: High Speed Circuit Swiched Data), dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS: General Packet Radio Service) và số liệu 144 Kbit/s. - Các công việc liên quan đến dịch vụ thoại như Codec tiếng toàn tốc cải tiến (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng. - Các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới. - Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short Message Service) như móc nối các SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS. 6