Nghiên cứu, khuyến nghị áp dụng công nghệ LTE cho các công ty viễn thông việt nam

0

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG





Phạm Phú Kiên


NGHIÊN CỨU, KHUYẾN NGHỊ
ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LTE CHO CÁC CÔNG TY
VIỄN THÔNG VIỆT NAM


Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ


HÀ NỘI - 2011


1

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


Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Hậu

Phản biện 1: PGS.TS.Hoàng Thọ Tu
Phản biện 2: PGS.TS. Trần Hồng Quân



Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học
viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: 08 giờ 30 ngày 11 tháng 02 năm 2012

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














2

MỞ ĐẦU

Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5 G hay 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. Đó là công nghệ LTE (Long
Term Evolution). Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏ năng lực tuyệt
vời của công nghệ LTE và khả năng thương mại hóa của công nghệ LTE đang đến
rất gần.
Trong tương lai không xa, với LTE người sử dụng có thể truy cập tất cả các
dịch vụ mọi lúc, mọi nơi: Xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình,
chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu…với một tốc độ ‘‘siêu tốc’’. Đó
chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ ba (3G) và thế hệ thứ tư (4G).

Tuy còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G được kỳ vọng sẽ tạo ra
nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tình hình phát triển mạng 3G/B3G của các công ty Viễn thông
Việt Nam.
Chương này tìm hiểu hiện trạng mạng 3G/B3G của các Công ty Viễn thông Việt
Nam. Các công nghệ mới sẽ được sử dụng trong mạng.
Chương 2: Tổng quát về công nghệ LTE
Chương này giới thiệu về công nghệ LTE, chỉ rõ tính ưu việt của công nghệ.
Trong chương này học viên cũng trình bày so sánh công nghệ LTE với các công
nghệ băng rộng.
Chương 3: Khuyến nghị áp dụng công nghệ LTE cho các công ty Viễn thông
Việt Nam.
Chương này, học viên sẽ trình bày lộ trình phát triển lên công nghệ LTE, vấn đề
chuyển đổi giữa các công nghệ, vấn đề phổ tần số vô tuyến điện…

3

Chương 1
TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MẠNG 3G/B3G
CỦA CÁC CÔNG TY VIỄN THÔNG VIỆT NAM

1.1. Hiện trạng mạng 3G/B3G của các công ty Viễn thông Việt Nam.
1.1.1. Tổng quát về mạng 3G/B3G.
Để thực hiện hóa tầm nhìn IMT-2000, các tiêu chuẩn của UMTS được nghiên
cứu triển khai trong nhóm 3GPP1. Các tiêu chuẩn này là sự phát triển tiếp theo của
của các tiêu chuẩn cho mạng 2G (GSM), vì vậy nó nhận được sự trợ giúp đắc lực từ
các Quốc gia Châu Âu, Nhật Bản và một số nước Châu Á. Các hệ thống tuân theo
tiêu chuẩn này được gọi là hệ thống 3GPP.
Phiên bản thứ 2 của tầm nhìn IMT-2000 là các tiêu chuẩn do nhóm 3GPP2 soạn
thảo, gọi là hệ thống CDMA2000. Các hệ thống này được phát triển từ hệ thống IS-
95 thế hệ 2; nó đã được triển khai ở Mỹ, Hàn Quốc, Nga, Nhật bản, Trung Quốc,
Belarus, Romania. Bảng 1.1 là các tiêu chuẩn cho các họ thông tin di động hiện có.
Bảng 1.1 Các tiêu chuẩn cho các họ thông tin di động
Gerenations Families Standards
0G (Radio telephony) Tương tự
MTS, MTA, MTB, MTC, IMTS,
MTD, AMT, OLT
1G
AMPS AMPS, TCS, ETACS
Khác NMT, Hicap, Mobitex, DataTAC
2G
GSM/3GPP GSM, CSD
3GPP2 CDMA2000 (IS-95)
AMPS D-AMPS (IS-54, IS-136)

Khác CDPD, IDEN, PDC, PDS
2G traditional
(2.5G, 2.75G)
GSM/3GPP HSCSD, GPRS, EGDE/EGPRSE
3GPP2 CDMA2000 1x RTT (IS-2000)
Khác WiDEN
3G (IMT-2000) 3GPP
UMTS (UTRAN), WCDMA-
FDD,WCDMA-TDD, UTRA-TDD,
LCL (TD-SCDMA)
4

3GPP2 CDMA2000x1EV-DO (IS-856)
3G Traditional
(3.5G, 3,75G, 3.9G)
3GPP
HSPDA, HSUPA, HSPA+LTE (E-
UTRAN)
3GPP2 EV-DO Rev.A, EV-DO Rev.B
4G (IMT-Advanced)
3GPP LTE Advanced
WiMax IEEE 802.16m
5G Unconfirmed

1.1.1.1 UMTS
Bảng 1.2 Quá trính phát triển các phiên bản 3GPP
Phiên bản
3GPP
Năm ra
đời

Đặc điểm chính
3GPP-R9 I/2000
- Tạo được UTRAN cho cả FDD lẫn TDD
- CAMEL pha 3
- Sử dụng bộ Codec mới (băng hẹp AMR)
3GPP-R4 II/2001
- Khái niệm GERAN được sử dụng
- Tách MSC vào trong máy chủ của MSC và cổng
Media cho dịch vụ tải tin độc lập với miền CS
- Sử dụng khái niệm Streaming media
- Bản tin Multimedia
3GPP-R5 II/2002
- Sử dụng IMS; IPv6 trong miền PS
- Truyền tải IP trong UTRAN
- Áp dụng HSDPA
- Áp dụng bộ Codec mới (băng rộng AMR)
- CAMEL pha 4
- OSA tăng cường
3GPP-R6 IV/2004
- Anten đa đầu vào-đa đầu ra
- IMS pha 2
- Tương tác WLAN-UMTS
- MBMS
3GPP-R7 IV/2007 - Giảm độ trễ
5

- Cải thiện QoS và ứng dụng thời gian thực
- HSPDA+ (Evolution)
EDGE Evolution
3GPP-R8 I/2009

- Áp dụng cho LTE
- Áp dụng cấu trúc mạng UMTS (ALL IP)

1.1.1.2. CDMA 2000
CDMA2000 là công nghệ phát triển lên 3G từ họ CDMAOne (IS-95) bởi 3GPP2.
Đây là công nghệ cạnh tranh trực tiếp với công nghệ WCDMA trên thị trường thông
tin di động.
Bảng 1.3 Quá trính phát triển các phiên bản 3GPP2
Gerenations Families Standards
2G 3GPP2 CDMA2000 (IS-95)
2G traditional
(2.5G, 2.75G)
3GPP2 CDMA2000 1x RTT (IS-2000)
3G (IMT-2000) 3GPP2 CDMA2000x1EV-DO (IS-856)
3G Traditional
(3.5G, 3,75G)
3GPP2 EV-DO Rev.A, EV-DO Rev.B

1.1.1.3. MWIF
MWIF là diễn đàn công nghiệp được thành lập vào đầu năm 1999 do các nhà khai
thác 3G tiên phong, các nhà cung cấp thiết bị viễn thông và các nhà cung cấp thiết
bị tương tác với mạng IP. MWIF mong muốn phát triển cấu trúc mạng hoàn toàn IP
cho cả mạng lõi lẫn mạng truy nhập, tạo được tính đối lập hoàn toàn với cấu trúc
3GPP R4. Cấu trúc lõi của MWIF loại bỏ hẳn miền CS, ngoại trừ phần tương thích
qua thiết bị cổng. Cấu trúc MWIF RAN hỗ trợ IP tại trạm gốc, thay cho ATM như
trong 3GPP R4.
1.1.2. Những hạn chế của cấu trúc mạng 3G
Các sơ đồ cấu trúc mạng 3G trình bày trên đều có một số giới hạn nhất định. Xét
theo cấu trúc mạng, UMTS làm tăng gấp đôi các chức năng cho các loại lưu lượng
dự liệu khác nhau, sử dụng nhiều giao thức phức hợp và một giao thức SIP cải biên

6

khá phức tạp. Xét theo kiến trúc dịch vụ, UMTS và CDMA2000 có những giới hạn
về khả năng lập trình. Những giới hạn khác nhau cho UMTS, CDMA2000 và
MWIF được tóm tắt trong Bảng 1.4.
Bảng 1.4. Những hạn chế của 3 loại cấu trúc mạng 3G
UMTS CDMA2000 MWIF
Khả năng tích
hợp và tương
tác với Internet

Phức tạp, do có sự
phân tách các
miền,Nhóm giao
thức và các vấn đề
khác
Phức tạp, do có sự
phân tách cácmiền
Nhóm giao thức và
các vấn đề khác
Đơn giản. Tuy
nhiên các đặc tính
chưa đầy đủ và hệ
thống chưa được
triển khai
Sự Phân tách
giữa PS/CS
Tách biệt niền
CS/PS/IMS
Tương tự như

UMTS
Đồng nhất điều
khiển cho mọi lưu
lượng
Nhóm các
giao thức
Phức tạp, do IP qua
ATM, chuyển nối
tiếp bằng cách dùng
GTP
Đơn giản hơn cho
dự liệu gói,
Sử dụng IP di
động để quản lý di
động
Đơn giản nhất, toàn
dùng các giao thức
IP quen thuộc
Giá thành thiết
bị định tuyến
Sử dụng vận tải
ATM có thể làm
tăng giá thành so với
IP quen dung
Giá thành có thể
thấp so với UMTS
nếu sử dụng IP
quen thuộc
Có thể là thấp nhất,
do tính kinh tế của

các giải pháp IP
chuẩn
Các dịch vụ dữ
liệu gói thời
gian thực
Vấn đề có tính hệ
thống, do sử dụng
SIP cải biên và các
tiền ẩn khác
Chưa rõ ràng
Chưa rõ ràng, ví
các giải pháp IP
thông dụng không
đảm bảo QoS.
Ghép nối AN
và CN
Phụ thuộc lẫn nhau Phụ thuộc lẫn nhau

Độc lập giữa AN
và CN
Kiến trúc dịch
vụ và khả năng
lập trình
Khái niện VHE cho
OSA, MExE,
USAT nhưng giới
hạn và không đủ,
khả năng lập trình
thấp
Tương tự UMTS

Không có địa chỉ
rõ ràng hoặc chi
tiết
Tính thương
mại
Triển khai diện rộng
tại vài nơi
Triển khai rộng rãi Chưa triển khai



7

1.1.3. Hiện trạng mạng 3G/B3G của các Công ty Viễn thông Việt Nam
Hiện nay, tại Việt Nam băng tần I (2110 - 2170) Mhz đã được chia thành
bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: VIETTEL, VMS, GPC, EVN.
Ba nhà khai thác VMS, GPC, Viettel sử dụng công nghệ GSM. Họ GSM
bao gồm cả công nghệ 2,5G với dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS (General
Packet Radio Service) và công nghệ 2,75G EDGE (Enhanced Data Rates for
GSM Evolution) với việc nâng cao tốc độ truyền dữ liệu cho GSM đã giải quyết
được phần nào nhược điểm trong việc truyền dữ liệu tốc độ thấp của GSM ban
đầu. Với GSM, sự ra đời của công nghệ CDMA băng rộng 3G (WCDMA-UMTS)
và truy nhập gói tốc độ cao HSPA (High Speed Packet Access) là các giải pháp
cho việc nâng cao hiệu năng của mạng. Với công nghệ HSPA, các nhà mạng trên
đã và đang triển khai rộng khắp tại các thành phố lớn: Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh,
Đà Nẵng, Hải Phòng, Nha Trang…
Các mạng EVN Telecom, Sfone sử dụng công nghệ CDMA. Thế hệ thứ 2G
sử dụng công nghệ CDMA2000 (IS-95); Thế hệ 3G/B3G dùng công nghệ
CDMA2000x1EV-DO (IS-856)/ EV-DO Rev.A/ EV-DO Rev.B.
1.2. Các công nghệ mới sẽ được sử dụng trong mạng.

Mạng 3G còn có một số hạn chế về tốc độ dữ liệu, khả năng cung cấp dịch vụ
băng rộng qua Internet và đảm bảo mức QoS và độ trễ. Để khắc phục các vấn đề
này trong các mạng thế hệ kế tiếp ta cần áp dụng một số kỹ thuật - công nghệ mới.
1.2.1. Kỹ thuật truy nhập điều chế OFDM và sau OFDM
1.2.2. Cấu trúc mạng truy nhập phi thông lệ (không truyền thống).
1.2.3. Kỹ thuật đa anten
1.2.4. Điều chế và mã hoá thích nghi (AMC)
1.2.5. Vô tuyến xác định theo phần mềm (SDR)
1.2.6 Vô tuyến trí tuệ (Cognitive radio)
1.2.7. Anten trí tuệ IA (Intelligent Antenna):
1.2.8. E-UTRAN



8

1.3. Kết luận chương
Chương 1 trình bày tổng quát về công nghệ 3G/B3G. Tìm hiểu về hiện trạng
mạng 3G/B3G của các công ty Viễn thông Việt Nam. Chương này cũng chỉ rõ hạn
chế của mạng 3G, đồng thới giới thiệu các công nghệ nổi trội sẽ được áp dụng cho
mạng 3G/B3G.

9


Chương 2
TỔNG QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ LTE

2.1. Giới thiệu về công nghệ LTE.
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. Các đặc
điểm của LTE bao gồm mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-
UTRAN), giao diện vô tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-UTRA), gọi chung là
3GPP LTE E-UTRAN là mạng truy nhập không dây của 3GPP LTE được nâng cấp
cho mạng di động. Thuật ngữ eUTRAN (elvoved UMTS Terrestrial Radio Access
Network) hay E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) đều liên
quan đến LTE. Đó là chuẩn giao diện vô tuyến được phát triển từ các công nghệ

UMTS, HSDPA và HSUPA trong 3GPP-R5 và các phiên bản kế tiếp. Khác hẳn với
HSPA, LTE’s E-UTRA là một hệ thống giao diện không gian hoàn toàn mới, không
có mối liên quan và không tương thích với W-CDMA. Giao diện E-UTRA cung
cấp tốc độ truy nhập dữ liệu cao, động trễ thấp và được tối ưu cho truyền dữ liệu
gói. Lần đầu tiên E-UTRA được thử nghiệm (2008) với kỹ thuật truy nhập vô tuyến
OFDMA cho tuyến xuống và CS-FDMA cho tuyến lên.
2.1.1 Các đặc điểm chính của E-UTRAN
E-UTRAN được phát triển trong các phiên bản 8/2008 (cho LTE), 9/2009
(cho MIMO) và 10 (cho tuyến lên SU-MIMO). Các phiên bản này đều tương thích
ngược với mạng trước đó.
Mạng truy nhập E-UTRAN có một số đặc điểm chung sau:
- Tốc độ đỉnh: Tải dữ liệu xuống là 292 Mbit/s, tải lên là 71 Mbit/s, cho băng
thông 20 MHz, tốc độ này phụ thuộc vào loại thiết bị đối tượng sử dụng UE
(User Equipment).
- Trễ truyền dữ liệu thấp (5 ms cho các gói IP nhỏ), trễ chuyển giao và
xác lập kết nối thấp hơn so với các loại công nghệ truy nhập trước đó.
- Hỗ trợ các thiết bị đầu cuối có tốc độ di chuyển 350/500 km/h, tùy
thuộc băng tần sử dụng.
10

Hỗ trợ các phương thức ghép đường FDD và TDD, FDD bán song công, với
cùng loại công nghệ áp dụng.
- Hỗ trợ tất cả các băng tần phân bổ cho IMT (ITU-R).
- Độ rộng băng thông linh hoạt: Các băng thông1,4; 3; 5; 15; 20 MHz
đều đã được chuẩn hóa.
- Hỗ trợ các kích cỡ cell khác nhau, từ vài chục mét (femtocell, picocell) đến
100 km cho macrocell.
- Cấu trúc đã được đơn giản hóa: Phía mạng của E-UTRAN được kết hợp chỉ
bởi một loại nút enodeBs.
- Hỗ trợ khai thác đồng thời với các hệ thống khác (GSM/EDGE,…)

- Giao diện vô tuyến loại chuyển mạch gói.
2.1.1.1 Tốc độ dữ liệu
E-UTRA cho phép tăng tốc độ dữ liệu tức thời theo kích thước phổ tần số được
phân bổ: 1,4; 3; 5; 15 và 20 MHz.
Đối với độ rộng băng thông phân bổ 20 MHz, E-UTRA phải đạt tốc độ dữ liệu
cực đại (đỉnh) 100 Mbit/s (5bit/s/Hz) cho DL và 50 Mbit/s (2,5bit/Hz) cho UL. Cần
nhớ rằng băng thông chiếm dụng của E-UTRA cao hơn 4 lần so với 3G và tốc độ dữ
liệu cực đại phụ thuộc vào loại thiết bị UE.
2.1.1.2 Độ trễ trong mặt phẳng C và U
2.1.1.3 Tốc độ thông qua E-UTRA
2.1.1.4. Hiệu quả sử dụng phổ tần số
2.1.1.5. Hỗ trợ di động
2.1.1.6. Vùng phủ sóng
2.1.1.7. MBMS tăng cường
2.1.1.8. Khai thác phổ tần số
2.1.1.9. Phối hợp hoạt động với 3GPP RAT
2.1.1.10. Cấu trúc mạng và sự chuyển đổi
2.1.1.11. Điều phối tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource)
2.1.1.12. Một số vấn đề phức tạp
2.1.2. Các vấn đề đang nghiên cứu
2.1.3. Lớp các giao thức cho giao diện E-UTRAN
11

2.1.3.1 Kiến trúc giao thức E-UTRAN
2.3. So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax.
2.3.1. LTE và Wimax.
2.3.2. So sánh công nghệ LTE và công nghệ Wimax.
2.3.2.1. Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống LTE và WiMax đều cho phép cải thiện độ trễ, nâng cao dung
lượng và băng thông, với mạng lõi đơn giản, tối ưu hóa lưu lượng IP và dịch vụ. Cả

2 cấu trúc đều có sự tích hợp liên tục trong mạng không dây tế bào 3GPP đang hiện
hành, cung cấp và hỗ trợ cho công nghệ 3GPP và công nghệ không phải 3GPP.
Bảng 2.4 So sánh giữa LTE và WiMax
Đặc điểm 3GPP LTE
RAN1
IEEE 802.16e
R1
IEEE 802.16m
R2
Tính kế thừa GSM/GPRS/EDGE
/UMTS/HSPA
IEEE 802.16a
đến d
IEEE 80216a đến
e
Mạng lõi UTRAN tiến tới
mạng lõi E-UTRA
có IMS với cấu
trúc SAE
Mạng WiMax
forum hoàn toàn
IP
Mạng WiMax
forum hoàn toàn
IP
Duplexing TDD, FDD TDD TDD, FDD
Công nghệ truy
nhập:- DL
- UL

OFDMA
SC-FDMA

FDMA
OFDMA

OFDMA
OFDMA
Băng tần, MHz
800/900/1800/1900
800, 2620 MHz)
2,11GHz NLOS: 2,11GHz
Băng thông, MHz 5; 3,5; 7; 8,75; 10

5; 10; 20; 40
Tốc độ, Mbit/s
- DL
- UL

288 (4x4)
98 (2x4)

64 (2x2)
28 (2x2)

350 (4x4)
200 (2x4)
Độ di động 350 km/h 120 km/h 350 km/h
Độ trễ
- Truy nhập

< 5 ms

20 ms

< 10 ms
12

- Chuyển giao < 50 ms 30 - 50 ms < 20 ms
Cấu hình MIMO
- DL
- UL

2x2; 2x4; 4x2; 4x4
1x2;1x4; 2x2; 2x4

2x2
1x2

2x2;2x4;4x2; 4x4
1x2; 1x4; 2x2;
2x4
B.kính ph. sóng,
km
5/30/100 1/5/30 1/5/30
Số người dùng
VoIP cùng lúc
> 80/user/sector
FDD
> 50/user/sector

FDD
> 25/user/sector
TDD
> 100/user/sector
FDD
> 50/user/sector
TDD

So với 3G LTE, WiMax IEEE 802.16m hứa hẹn có nhiều điểm vượt trội. Xét
trên bình diện kỹ thuật truyền thông không dây thì LTE không có bất cứ một kỹ
thuật cơ bản nào vượt trội WiMax di động. Điểm khác biệt cơ bản của 3G LTE là
sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SC-CDMA cho tuyến ngược, thay vì OFDMA như
trong WiMax. Song nhiều chuyên gia cho rằng sự khác biệt này lại là điểm yếu của
3G- LTE. Thực tế SC-CDMA cho phép cải thiện PAPR (Peak-to-Average-Power
Ratio) ở phía phát cỡ 2 dB, nhưng nó lại làm mất khoảng 2-3 dB về hiệu suất truyền
thông trên kênh truyền có pha đinh ở phía thu. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy
thực tế SC-CDMA cho một hiệu suất trên kênh thấp hơn so với OFDMA.
Lợi thế của WiMax so với 3G LTE là WiMax đã sẵn sàng cho việc triển khai
dịch vụ rộng khắp: Thiết bị mạng đã hoàn thiện, thiết bị đầu cuối sẽ có mặt trong
năm tới, trong khi đó 3G LTE phải đợi thêm vài năm nữa. WiMax cung cấp cả giải
pháp cố định lẫn di động băng rộng với chi phí triển khai thấp, so với chi phí triển
khai mạng 3G LTE hoàn toàn mới. Do vậy WiMax thực sự gây được sự chú ý ở các
nước đang phát triển mà ở đó chưa có 3G, mạng Internet tốc độ cao bằng cáp đồng
DSL chưa phát triển rộng khắp.
So với WiMax, 3G LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng
thuê bao lớn đã có sẵn. Đây là một lợi thế khi triển khai 3G LTE. Đặc biệt là thiết bị
3G LTE tương thích ngược với các mạng di động 2G GSM/GPRS/EDGE và UMTS
13

đang tồn tại. Điều này cho phép các nhà cung cấp mạng 3G LTE có thể triển khai

mạng dần dần, giống như họ nâng cấp 2G lên 3G, trong khi đó WiMax phải triển
khai từ con số không.
2.3.2.8. Phân tích thị trường
IEEE 802.16d và e đã được thử nghiệm và thương mại hóa trên toàn cầu. EEE
802.16m và LTE đang trong giai đoạn thử nghiệm. LTE phát triển từ mạng
UMTS/HSPA còn WiMax cho ta các mô hình giá thành thấp.
2.3.2.9. Kết luận
ITU đã xác định các yêu cầu cho 4G với tên gọi IMT Advanced, gồm 2 loại
công nghệ: WiMax và LTE. Cả hai công nghệ này đều giống nhau về kỹ thuật truy
nhập, phương thức truy nhập vô tuyến, kích thước FFT, băng thông kênh, bán kính
phủ sóng, cấu hình anten, mức QoS, hỗ trợ di động và mạng hoàn toàn IP. Tuy
nhiên, xét về mặt thị trường hai công nghệ có khác nhau về tính kế thừa, thời gian
thương mại hóa. WiMax đã được triển khai trên toàn cầu trong khi đó LTE đang
giai đoạn hoàn thiện.
Đối với các nhà mạng mới thì lựa chọn WiMax là hợp lý. Các nhà mạng đang
sở hữu 3GPP UMTS/HSPA nên lựa chọn LTE là cách tốt nhất để phát triển lâu dài
lên 4G. Đối với các nhà mạng đang sử dụng GSM/EDGE hoặc cdma2000 thì có thể
chọn WiMax hoặc LTE. Việc lựa chọn công nghệ nào tùy thuộc vào lợi thế về thời
gian của công nghệ và mạng kế thừa của nhà cung cấp dịch vụ.
2.4. Kết luận chương
Chương 2 đã giới thiệu tổng quát về công nghệ LTE, các đặc điểm chính của
công nghệ. Chương này cũng thực hiện so sánh công nghệ LTE với công nghệ Wi
mã, chỉ ra tính ưu việt của công nghệ. Từ đó đưa ra các khuyến nghị cho các nhà
mạng lựa chọn công nghệ mạng tương lai.

14


Chương 3
KHUYẾN NGHỊ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ
LTE CHO CÁC CÔNG TY VIỄN THÔNG VIỆT NAM

3.1. Lộ trình phát triển
Con đường tiến tới di động băng rộng tương lai có một vài hướng đi và mỗi
nhà khai thác di động sẽ có thời gian biểu và các lý do cho việc lựa chọn những con
đường đi khác nhau. Tuy nhiên có vẻ tất cả cùng thống nhất một kết quả cuối cùng -
một mạng vô tuyến toàn IP hiệu quả có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, video
và dữ liệu. Việc lựa chọn giao diện vô tuyến phù hợp nhất để tương thích với các
dịch vụ dựa trên nền IP trong tương lai là chìa khóa quan trọng để đạt tới kết quả
đó. Ngoài ra để phù hợp với các mạng lõi và truy nhập của chính họ thì các nhà khai
thác mạng cũng phải lựa chọn chúng sao cho đồng bộ với sự phát triển của các
thành phần vô tuyến khác như thiết bị, các ứng dụng và dịch vụ.
Trong nhiều năm nay một chuẩn di động toàn cầu là một trong những mục tiêu
của ngành viễn thông. Các nhà khai thác theo công nghệ GSM chiếm ưu thế trong
các công nghệ thứ 2 (2G), tuy nhiên vẫn có sự chia sẻ với các mạng phát triển theo
công nghệ CDMA và TDMA (ví dụ như mạng số tổ hợp nâng cao iDEN –
Integrated Digital Enhanced Network). Với việc chuyển đổi sang hệ thống thông tin
di động thế hệ thứ 3 (3G), thì hầu hết các nhà khai thác TDMA được chuyển đổi
theo hướng công nghệ họ GSM. Khi đó ngành thông tin di động chỉ còn phân chia
theo 2 dòng công nghệ họ GSM và CDMA.
Cùng với bước tiếp theo của sự tiến hóa công nghệ mà cơ hội đã xuất hiện cho
một công nghệ chuẩn toàn cầu. Nhiều nhà khai thác phủ sóng dựa trên công nghệ
mà họ tin tưởng sẽ đem lại cho họ và khách hàng của mình nhiều lợi ích nhất. Công
nghệ đó chính là LTE (Long Term Evolution - Tiến hóa lâu dài). Lần đầu tiên trên
thế giới, một chuẩn công nghệ tương lai được mở rộng ở Mỹ, châu Âu, châu Á với

những cam kết của các nhà khai thác hàng đầu trong kế hoạch triển khai LTE và
một sự nhất trí toàn cầu rằng LTE sẽ trở thành một công nghệ chủ đạo cho thế hệ kế
tiếp của di động băng rộng.
15

Tháng 6/2008, Liên minh mạng di động thế hệ tiếp (Next Generation Mobile
Networks Alliance - NGMN) đã chọn LTE như là công nghệ đầu tiên phù hợp các
yêu cầu. Hiệp hội GSM (GSMA - GSM Association), Diễn đàn UMTS, 3G
Americas và các tổ chức toàn cầu khác cùng đồng thuận hỗ trợ 3GPP tiến triển lên
LTE. Ngoài ra, LSTI (LTE/SAE Trial Initiative) đã chuẩn bị hỗ trợ trong việc phối
hợp triển khai và kiểm thử các phần thử khác nhau từ chipset, thiết bị và các nhà
cung cấp hạ tầng. Hiện tại, LTE đang ở trong giai đoạn đầu của quá trình tiến triển,
tuy nhiên một vài nhà khai thác dịch vụ thông tin di động hàng đầu trên thế giới mới
chỉ thông báo họ đã tiến hành thử nghiệm và dự kiến triển khai ngay trong năm
2011. Tương lai về LTE và một hệ thống ấn tượng là bằng chứng của một tiêu
chuẩn rõ ràng và có hơn 100 nhà khai thác trên thế giới đã xây dựng kế hoạch triển
khai LTE.
Trong bản báo cáo “HSPA and LTE Broadband Innovation” của Rysavy
Research được công bố tháng 9/2008 nêu rõ “Do những lợi ích thiết thực và trào lưu
triển khai của công nghệ thông tin di động, mà con đường phát triển từ EDGE
(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) tới HSPA (High-Speed Packet Access)
sau đó là LTE chắc chắn sẽ xảy ra. Các lợi ích được nhắc tới bao gồm khả năng
chuyển vùng toàn cầu, kiểm soát hoạt động trong phạm vi lớn, được nhiều nhà khai
thác chấp nhận, bổ sung nhiều dịch vụ như tin nhắn, đa phương tiện và sự đa dạng
trong về tính cạnh tranh của các thiết bị cầm tay và các thiết bị khác.”
Mặc dù LTE đã có bước khởi đầu thuận lợi, nhưng nó vẫn sẽ không được triển
khai rộng khắp trên toàn thế giới trong thời gian tới. Theo báo cáo của Rysavy phải
tới ít nhất năm 2015 thì phần đông thuê bao mới bắt đầu kết nối tới các mạng LTE.
Thậm chí là sẽ mất một khoảng thời gian lâu hơn để các mạng LTE có thể thay thế
cho các mạng GSM/UMTS/HSPA và CDMA 2000. Điều này có nghĩa rằng rất

nhiều mạng khác nhau sẽ cùng tồn tại trong phần lớn thời gian của thập kỷ tới.
Michael Thelander, CEO và nhà sáng lập nhóm nghiên cứu tín hiệu (SRG - Signals
Research Group) cho biết: “Ảo hóa toàn bộ nền công nghiệp vô tuyến truyền thống
đang cùng quy về một giao tiếp vô tuyến (LTE), tuy nhiên mọi nhà khai thác đang
hướng tới điều này theo các công nghệ kế thừa khác nhau. Một vài nhà khai thác có
thể bắt đầu chuyển hướng các mạng 2G của họ trong thập kỷ tới, tuy nhiên họ có
16

thể mất hơn một thập kỷ trước khi các mạng 2G ngừng hoạt động ở ít nhất một vài
nơi nào đó và Tôi đã có thể không còn làm việc trong ngành công nghiệp này nữa
trước khi có thể nói về các công nghệ 3G ngày hôm nay.”
Bởi vì để tiến lên LTE sẽ mất khoảng vài năm, do vậy các nhà khai thác di
động có thể vẫn phải nâng cấp các mạng 2G/3G đang tồn tại của mình để không
ngừng cải tiến trải nghiệm băng rộng di động cho khách hàng của mình. Với hơn
3.6 tỷ thuê bao chiếm hơn 89% thị trường di động toàn cầu và 750 mạng tại 219
quốc gia trên toàn thế giới, thì các mạng di động theo họ công nghệ GSM - HSPA
vẫn sẽ là dịch vụ chiếm ưu thế chính cho các khách hàng di động trong 10 năm tiếp
theo ngay cả khi LTE được thương mại hóa. Chris Pearson, Chủ tịch 3G Americas,
nhận định: “Chúng ta có một câu chuyện thú vị. Chúng ta không phải tốt nhất bởi
chúng ta lớn hơn, chúng ta lớn hơn bởi vì chúng ta tốt nhất. Và điều đó được áp
dụng cho toàn bộ sự phát triển của họ công nghệ 3GPP của chúng ta.”
Ngày nay với hơn 85% thị phần băng rộng di động 3G toàn cầu và hơn 1100
chủng loại đầu cuối thương mại hóa được giới thiệu bởi 132 nhà cung cấp và danh
mục đầu tư rõ ràng cho các dịch vụ dữ liệu di động, thì rõ ràng rằng UMTS-HSPA
sẽ vẫn là tác động chủ yếu trong sự phát triển của băng rộng di động ở cả thời gian
tới và cả dự báo cho trong tương lai.
Do mang lại rất nhiều lợi nhuận từ các dịch vụ trên nền công nghệ UMTS-
HSPA nên nhiều nhà khai thác theo họ công nghệ này sẽ vẫn chọn phương án triển
khai HSPA+ cho bước đệm tiếp theo. Đó là giải pháp nâng cấp đơn giản và mở rộng
các mạng HSPA đang tồn tại, HSPA+ hỗ trợ các nhà khai thác di động với việc tăng

đáng kể trong cải tiến công nghệ mạng nhằm tạo thuận lợi trong việc phát triển lên
LTE. Đây là ưu điểm nổi bật của các nhà khai thác HSPA mà các nhà khai thác lựa
chọn công nghệ CDMA không có được.
Bởi vì LTE yêu cầu tiến hành với quy mô lớn tốn nhiều tiền của, do vậy một
vài nhà khai thác UMTS-HSPA đặt kế hoạch sử dụng HSPA+ như là một cầu nối để
tiến tới LTE. Telstra triển khai thương mạng hóa mạng HSPA+ đầu tiên trên thế
giới vào tháng 2/2009. Ở Mỹ thì cả AT&T và T-Mobile USA đều cam kết phát triển
các mạng UMTS-HSPA lên HSPA+ nhằm tiếp tục cải thiện chất lượng dịch vụ.
AT&T cũng đã thông báo trong năm nay họ sẽ bắt đầu tiến hành thử nghiệm
17

HSPA+. Các nhà phân tích dự báo vào cuối năm 2011 tại Mỹ các dịch vụ phát triển
trên nền công nghệ HSPA+ sẽ được thương mại hóa.
Neville Ray, Phó chủ tịch cao cấp về Điều hành và Ứng dụng công nghệ của
T-Mobile USA, dự đoán “HSPA+ sẽ là một cơ hội lớn cho chúng ta và các khách
hàng của chúng ta”. Ray chỉ ra rằng ngành công nghiệp không dây đã sẵn sàng thực
hiện chuyển giao lớn tới HSPA. Và với một hệ thống phát triển mạnh mẽ, thì HSPA
có thể phát triển lên HSPA+ để cung cấp những dịch vụ dữ liệu hấp dẫn nhanh
chóng mà phù hợp với nhu cầu sử dụng dịch vụ không dây tiên tiến của khách hàng.
Về lý thuyết trong giai đoạn đầu triển khai HSPA+ tốc độ đường xuống lớn
nhất có thể đạt 21Mbps, và tốc độ này có thể sẽ tăng được gấp đôi khi mà thực hiện
cải tiến công nghệ HSPA+ sau đó. Tốc độ này sẽ là cầu nối đảm bảo phát triển
hướng tới các công nghệ trong tương lai.
Kris Rinne, Phó chủ tịch cao cấp về Kế hoạch và Kiến trúc của AT&T cũng
đồng ý rằng HSPA+ trên toàn thế giới bao gồm các nhà khai thác, các nhà cung cấp
hạ tầng và các nhà sản xuất sẽ có khả năng thúc đẩy hệ thống rộng lớn mà mang lại
lợi ích cho cả các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cuối cùng. Rinne chia sẻ “
Những lợi ích trên con đường tương lai chúng ta tiến tới bao gồm chuyển vùng quốc
tế và trên phạm vi toàn cầu mà chúng ta có thể chung cấp cho khách hàng của mình
nhờ có họ công nghệ GSM”

AT&T, công ty có được tăng trưởng lợi nhuận dữ liệu hàng năm lên tới 50%
trong 3 năm gần đây, đã bắt đầu triển khai trong phạm vi rộng trên toàn thế giới các
mạng theo công nghệ HSPA tại tần số 850 MHz và 1900 MHz trong năm 2005. Kể
từ sau đó cả mạng HSPA của AT&T và các hệ thống HSPA đã dần được hoàn
thiện.
“Điều tuyệt vời của các công nghệ họ GSM dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật
3GPP là các thiết bị dành cho công nghệ tương lai vẫn có thể sử dụng được các dịch
vụ của các mạng di động họ công nghệ GSM đang tồn tại trên toàn cầu.” Ông Chris
Pearson giải thích “Ví dụ việc triển khai mới LTE sẽ cho phép chuyển vùng các
mạng GSM - HSPA trên toàn cầu. Vùng phủ sóng GSM - HSPA toàn cầu này là
một tài nguyên mà các công nghệ băng rộng di động mới sẽ còn lâu mới có thể đạt
được thậm chí sau nhiều năm”
18

Rinne cho biết các cuộc bán đấu giá phổ tần tại Mỹ gần đây đã bắt đầu xây
dựng cơ sở cho sự phát triển của LTE. Ví dụ như, AT&T sẽ dùng LTE dựa vào phổ
tần các dịch vụ vô tuyến tiên tiến (AWS - Advanced Wireless Services) 700Mhz và
(1700 - 2100) Mhz mà họ đã thắng thầu. AT&T thông báo rằng họ đã tiến hành thử
nghiệm LTE trong năm 2010 và dự kiến triển khai thương mại hóa vào cuối năm
2011.
“LTE mang lại những lợi ích đáng kể thông qua khả năng thiết kế bán kính phủ
sóng của cell được mở rộng” Rinene nói: “Hiệu suất sử dụng phổ cao kết hợp với
kiến trúc mạng phẳng hơn sẽ giúp các nhà khai thác giảm bớt chi phí vận hành. LTE
cũng có thể sử dụng nhiều dải phổ tần khác nhau, điều này cho phép nhà khai thác
mở rộng trong phạm vi toàn cầu”.
Thelander nhận định LTE sẽ trở thành một công nghệ dữ liệu trung tâm trong
vài năm tới, bởi vậy nó là công nghệ mà các nhà khai thác sẽ sử dụng để tiến hành
cung cấp dịch vụ VoIP, đến khi đó các thiết bị cầm tay LTE sẽ có 2 hoặc thậm chí
là 3 chế độ công tác. Rinne cho biết thêm “Do LTE được thiết kế tương thích
ngược với GSM/UMTS/HSPA, cho nên các nhà khai thác di động như AT&T có

thể triển khai công nghệ mới ngay tức thì mà họ muốn và tiếp tục cung cấp tới
khách hàng của mình với trải nghiệm liền mạch đa dạng dù họ ở bất kỳ nơi đâu.”
Nhiều nhà khai thác hiện đang sử dụng công nghệ EV-DO sẽ có thể triển khai
LTE bởi vì việc nâng cấp công nghệ của họ hướng tới Mạng di động băng siêu rộng
(UMB - Ultra Mobile Broadband) là khó có thể thực hiện thương mại hóa. Trên
thực tế thì các nhà khai thác mạng thông tin di động theo họ CDMA hàng đầu trên
giới như Verizon, KDDI, KTF và SKT đang thừa nhận rằng họ sẽ quy tụ với thế
giới 3GPP, việc lựa chọn LTE cho các phương thức truy nhập vô tuyến khác giống
như họ đang tiến gần điểm cuối của lộ trình công nghệ hiện tại của họ. Ở Trung
Quốc, tương lai phát triển cho mạng thông tin di động theo công nghệ Đa truy cập
theo mã đồng bộ phân kênh theo thời gian (TD-SCDMA - Time Division -
Synchronous Code Division Multiple Access) sẽ là chuyển mềm dẻo lên LTE phân
kênh theo thời gian (TD-LTE - Time Division - LTE). Ngoài ra các nhà khai thác
Wimax cũng có thể khởi đầu hướng tới LTE giống như các hệ thống LTE song
công phân chia theo tần số (FDD - Frequency Division Duplex) và song công phân
19

chia theo thời gian (TDD - Time Division Duplex) đã được phát triển và Clearwire,
một hãng viễn thông của Mỹ, đã công khai tuyên bố ý định của họ về đánh giá LTE
cho các phát triển tương lai trong khi đó thì Print đang nghiên cứu LTE để triển
khai.

Hình 3.1: Dự báo thuê bao băng rộng di động toàn cầu năm 2013
HSPA+ và LTE sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm tới, tuy nhiên các nhà khai
thác di động mà đã tiến tới giới hạn của khả năng của các công nghệ đang sử dụng
sẽ muốn đưa mạng của họ tới mức hiệu quả tiếp theo thông qua ứng dụng mạng truy
nhập vô tuyến theo công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
(OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Việc triển khai LTE
cho phép các nhà khai thác di động khai thác kênh tần từ 1.4 Mhz tới 20 Mhz và
phát triển mạng hiệu quả hơn trên hạ tầng toàn IP như là cho phép truyền lưu lượng

thoại qua giao thức VoIP.
Do các nhà khai thác yêu cầu các giải pháp khác nhau để thích ứng với khách
hàng của mình, nên tốc độ và sự phát triển của LTE sẽ phụ thuộc vào thị trường mà
họ phủ sóng. Rinne cho biết “Họ công nghệ GSM và LTE mang lại cho các nhà
khai thác di động các công cụ và khả năng khác nhau mà không quan tâm tới các
yêu cầu phổ tần hoặc họ ở đâu trong vòng tăng trưởng đó. Và nó cho phép khách
hàng tận hưởng những lợi ích của chuyển vùng toàn cầu, đa dạng dịch vụ và thiết bị
đầu cuối”

20


Hình 3.2: Các bước phát triển của công nghệ băng rộng di động
Tại Việt Nam, các nhà mạng Viettel, VNPT đã tuyên bố thử nghiệm thành công
công nghệ LTE
3.2. Vấn đề chuyển giao giữa các công nghệ.
Các yêu cầu liên quan đến việc triển khai bao gồm các kịch bản triển khai, độ
linh hoạt phổ, trải phổ, sự cùng tồn tại và làm việc với nhau giữa LTE với các công
nghệ truy cập vô tuyến khác của 3GPP như GSM và WCDMA/HSPA .
3.3. Vấn đề phổ tần số vô tuyến điện.
3.3.1. Độ linh hoạt phổ và việc triển khai
Nền tảng cho những yêu cầu về độ linh hoạt phổ là những điều kiện để LTE có
thể được triển khai trên những băng tần IMT-2000 hiện hành, nghĩa là khả năng
cùng tồn tại với các hệ thống đã được triển khai trên những băng tần này, bao gồm
WCDMA/HSPA và GSM.
3.3.2 Phân bố phổ tần số
Lúc đầu, phổ tần số cho LTE là do xu hướng công nghiệp của một số nhà sản
xuất quyết định. Năm 2009: Nhật Bản dùng băng tần số 2,1 GHz.
Giai đoạn trước 2010 châu Âu: 900 MHz; 2,100 GHz và 2,5-2,69 GHz. Giai đoạn
2011 thêm băng tần 1,800 GHz và sau 2012+ thêm dải tần số: 470-854 MHz.

21


Hình 3.3. Phân bố phổ tần số
Khuyến nghị:
Việc quy hoạch phổ tần số cho các nghiệp vụ vô tuyến của Việt Nam là vấn đề
không cần bàn cãi, tuy nhiên cần có sự ưu tiên quy hoạch chi tiết các dải tần “nóng”
cho triển khai thử nghiệm, đặc biệt là các dải tần trên 5 GHz.
- Dành các băng tần số 3,3-3,4 GHz và 5,47-5,85 GHz cho các hệ thống truy
nhập băng rộng (300 MHz) chủ yếu cho WiMax, thay cho một băng tần số
3,3 - 3,4 GHz
- Dành băng tần số 2,4 - 2,48 GHz và 5,15 - 5,35 GHz cho WiFi
- Quy hoạch chi tiết dải tần 2,50 - 2,69 GHz cho LTE (TDD+FDD)
- Dành băng tần 3,4 -3,6 GHz cho LTE Advanced
3.4. Kết luận chương
Chương này trình bày lộ trình phát triển, vấn đề chuyển giao giữa các công
nghệ, vấn đề tần số vô tuyến điện. Từ đó đưa ra các khuyến nghị cho các mạng Viễn
thông Việt Nam.