MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CƠ BẢN ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG DI ĐỘNG LTE VÀ QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Nhiệm vụ luận văn
Mục lục
Tóm tắt luận văn
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng
Lời mở đầu 1
CHƢƠNG I
YÊU CẦU RA ĐỜI MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN TỐC ĐỘ CAO,
BĂNG THÔNG RỘNG
1.1 Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin vô tuyến mặt đất số 3
1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất ( 1G) 3
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) 3
1.1.3 Hệ thống thông tin di động 2.75G 4
1.1.4 Hệ thống thông tin di động 3G 5
1.1.5 Lộ trình phát triển lên 4G của IMT-ADVANCED 6
1.1.5.1 Các nghiên cứu và lộ trình phát triển của công nghệ 4G 6
1.1.5.2 Định hƣớng và tƣơng lai của 4G 8
1.2 Đặc điểm và quá trình ứng dụng của 1 số hệ thống thông tin vô tuyến
băng rộng khác 9
1.2.1 WI-FI 9
1.2.2 WIMAX 12

1.3 Sự lựa chọn hệ thống thông tin di động băng rộng tốc độ cao tại Việt
Nam 14
1.4 Kết luận chƣơng 16
CHƢƠNG II
MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LTE 17
2.1 Các tham số cơ bản trong LTE 17
2.2 Một số giải pháp kỹ thuật cơ bản áp dụng trong hệ thống LTE 18
2.2.1 Kỹ thuật đa truy nhập cho đƣờng xuống OFDMA 18
2.2.1.1 Nguyên lý cơ bản của OFDM 18
2.2.1.2 Ƣu nhƣợc điểm của OFDM 21
2.2.1.3 Mã hóa kênh và phân tập tần số trong truyền dẫn OFDM 22
2.2.1.4 Sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập 24
2.2.2 Kỹ thuật truy nhập cho đƣờng lên SC-FDMA 26
2.2.3 Thích nghi đƣờng truyền: điều khiển công suất và tốc độ 30
2.2.3.1 Điều khiển công suất 30
2.2.3.2 Điều khiển tốc độ 31
2.2.4 Lập lịch trong LTE 33
2.2.4.1 Lập lịch đƣờng xuống 33
2.2.4.2 Lập lịch đƣờng lên 37
2.2.5 Kỹ thuật đa anten MIMO 39
2.2.5.1 Đa anten thu 40
2.2.5.2 Đa anten phát 41
2.3 Kết luận chƣơng 47
CHƢƠNG III
LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI MẠNG 4G TẠI VIỆT NAM
3.1 Kiến trúc mạng LTE 48
3.1.1 Thiết bị ngƣời dùng (UE) 49

3.1.2 E-UTRAN Node B (eNodeB) 50
3.1.3 Mạng lõi 51
3.2 Giao diện mạng E-UTRAN 53
3.2.1 Giao diện S1 53
3.2.1.1 Cấu trúc giao thức trên S1 54
3.2.2 Giao diện X2 56
3.2.2.1 Cấu trúc giao thức trên X2 56
3.3 Ứng dụng triển khai LTE trong mạng Viettel 57
3.3.1 Thiết kế mạng LTE 57
3.3.1.1 Tiêu chuẩn về công nghệ 57
3.3.1.2 Lƣu lƣợng tối đa phục vụ của một trạm phát sóng 58
3.3.1.3 Công suất phát và bán kính phủ sóng của một trạm phu phát
sóng 58
3.3.1.4 Cấu trúc và tổ chức mạng Viễn thông 59
3.3.1.5 Phƣơng pháp và cách tính để triển khai mạng liên quan đến
dung lƣợng và bán kính phủ sóng 60
3.3.1.6 Kết quả mô phỏng và thiết kế trạm 61
3.3.1.7 Tốc độ và mức cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc 70
3.3.1.8 Vùng phủ thực tế và các KPI đo kiểm 71
3.3.2 Hiệu quả sử dụng băng tần 73
3.3.2.1 Phân chia kênh 73
3.3.2.2 Mặt nạ phát xạ sử dụng trong triển khai thử nghiệm 74
3.3.2.3 Hiệu quả sử dụng tần số 74
3.4 Kết nối, giao diện và chia sẻ hạ tầng với các mạng viễn thông 75
3.4.1 Các giao diện 75

3.4.2 Chia sẻ hạ tầng với các mạng viễn thông 78
3.5 Chất lƣợng dịch vụ 78





3.5.1 Khả năng phục vụ, lƣu lƣợng, tốc độ tải lên/xuống cố định, di động,
chất lƣợng dịch vụ thoại, dữ liệu, đa phƣơng tiện 78
3.5.1.1 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm gốc 78
3.5.1.2 Lƣu lƣợng trung bình của một trạm gốc 79
3.5.1.3 Tốc độ tải lên, tải xuống cố định 79
3.5.1.4 Tốc độ tải lên, tải xuống di động 80
3.5.1.5 Chất lƣợng dịch vụ thoại, dữ liệu, đa phƣơng tiện 80
3.5.2 Tốc độ thấp nhất, cao nhất đối với dịch vụ vô tuyến di động băng
rộng theo đƣờng lên và đƣờng xuống. 80
3.5.3 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công, độ trễ truyền data, độ trễ thiết lập
dịch vụ, độ trễ chuyển giao. 81
3.5.3.1 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công 81
3.5.3.2 Độ trễ truyền data 82
3.5.3.3 Độ trễ thiết lập dịch vụ 82
3.5.3.4 Độ trễ chuyển giao 82
3.5.4 Các dịch vụ thử nghiệm 83
3.5.4.1 Các dịch vụ cung cấp cho khách hàng thử nghiệm 83
3.5.4.2 Các dịch vụ giới thiệu khi họp báo 83
3.6 Khả năng giám sát và bảo mật thông tin 83
3.6.1 Khả năng giám sát 83
3.6.2 Bảo mật thông tin 84
3.7 Kết luận chƣơng 84
KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86







DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

3GPP
3
rd
Generation Partnership Project
Đề án các đối tác thế hệ
thứ ba
3GPP2
3
rd
Generation Partnership Project 2
Đề án các đối tác thế hệ
thứ ba-2
AMC
Adaptive Modulation and Coding
Điều chế và mã hóa thích
nghi
AMR
Adaptive MultiRate
Đa tốc độ thích ứng
ARQ

Automatic Repeat-reQuest
Yêu cầu phát lại tự động
AWGN
Additive Gaussian Noise
Tạp âm Gauss trắng cộng
BER
Bit Error Rate
Tỷ lệ lỗi bit
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Điều chế số dịch pha nhị
phân
BS
Base Station
Trạm gốc
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
CDD
Cyclic – Delay Diversity
Phân tập trễ vòng
CDR
Call Drop Ratio
Tỷ lệ rớt cuộc gọi
CDM
Code-Division Multiplexing
Ghép phân chia theo mã
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia

theo mã
CEPT
European Conference of Postal and
Telecommunications Administraition
Hội nghị quản lý bƣu
chính viễn thông Châu Âu
CN
Core Network
Mạng lõi
CP
Cyclic Prefix
Tiền tố vòng
CQI
Channel-Quality Indicator
Chỉ thị chất lƣợng kênh








CQICH
Channel Quality Indication
Channel (for WiMAX)
Kênh chỉ thị chất lƣợng
(cho WiMAX)
CSSR
Call Setup Success Rate

Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi
thành công
CS
Circuit Switched
Chuyển mạch kênh
DFT
Discrete Fourier Transform
Biến đổi Fourier rời rạc
DFTS-
OFDM
DFT-spread OFDM, see also
SC-FDMA
OFDM trải DFT
DL
Downlink
Đƣờng xuống
EDGE
Enhanced Data rates for GSM
Evolution and Enhanced Data rates
for Global Evolution
Dữ liệu tăng cƣờng cho
sự tiến hóa GSM
eNodeB
E-UTRAN Node B
Nút B của E-UTRAN
EPC
Evolved Packet Core
Lõi gói tăng cƣờng
E-UTRAN
Evolved UTRAN

UTRAN tăng cƣờng
EV-DO
Evolution-Data Optimized
(of CDMA2000 1x)
Chỉ tiến hóa dữ liệu
EV-DV
Evolution-Data and Voice
(of CDMA 1x)
Tiến hóa cả thoại và dữ
liệu
FCC
Federal Communications
Commission
Ủy ban viễn thông liên
bang
FDD
Frequency Division Duplex
Song công theo tần số
FDM
Frequency-Division Multiplex
Ghép theo tần số
FDMA
Frequency-Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia
theo tần số
FEC
Forward Error Correction
Sửa lỗi tại máy thu

FTTH
Fiber To The Home
Mạng cáp quang tới tận
nhà thuê bao
FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
GGSN
Gateway GPRS Support Node
Nút hỗ trợ cửa ngõ GPRS
GP
Guard Period
(for TDD operation)
Khoảng bảo vệ
GPRS
General Packet Radio Service
Dịch vụ vô tuyến gói
GSM
Global System for Mobile
comminications
Hệ thống thông tin di
động toàn cầu
HARQ
Hybrid ARQ

ARQ lai
HOSR
Hand Over Success Rate
Tỷ lệ chuyển giao thành
công
HSDPA
High-Speed Downlink Packet Access
Truy nhập gói đƣờng
xuống tốc độ cao
HSPA
High-Speed Packet Acess
Truy nhập gói tốc độ cao
HSS
Home Subscriber Server
Máy chủ thuê bao nhà
HSUPA
High-Speed Uplink Packet Access
Truy nhập gói đƣờng lên
tốc độ cao
IDFT
Inverse DFT
DFT ngƣợc
IEEE
Institute of Electrical and Electronics
Engineers
Viện các kỹ sƣ điện và
điện tử
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
FFT ngƣợc

IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IPBN
IP backbone network
Mạng đƣờng trục giao
thức Internet
IGW
Internet Gateway
Cổng Internet
Ipv4
IP version 4
IP phiên bản 4





Ipv6
IP version 6
IP phiên bản 6
ISDN
Integrated Services Digital Network
Mạng số đa dịch vụ
LAN
Local Are Network
Mạng vùng cục bộ
Lat
Latitude
Vĩ độ

Lon
Longitude
Kinh độ
LTE
Long-Term Evolution
Tiến hóa dài hạn
MAC
Medium Access Control
Điều khiển truy nhập môi
trƣờng
MIMO
Multiple-Input Multiple-Output
Nhiều đầu vào nhiều đầu
ra
MMSE
Minimum Mean Square Error
Lỗi bình phƣơng trung
bình cực tiểu
MME
Mobile Management Entity
Phần tử quản lý di động
MRC
Maximum Ratio Combining
Kết hợp tỷ số cực đại
MSC
Mobile Switching Center
Tổng đài di động
NMT
Nordisk MobilTelefon (Nordic
Mobile Telephony)

Điện thoại di động Bắc
Âu
Node B
Node B
Nút B
OMC
Operations And Maintenance Center
Trung tâm vận hành và
bảo dƣỡng
OFDM
Orthogonal Frequency-Division
Multiplexing
Ghép phân chia theo tần
số trực giao
OFDMA
Orthogonal Frequency-Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia
theo tần số trực giao
PS
Packet Switching
Chuyển mạch gói
PAPR
Peak-to-Average Power Ration
Tỷ số công suất đỉnh –
trung bình

QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cầu
phƣơng
QoS
Quality-of-Service
Chất lƣợng dịch vụ
QPSK
Quadrature Phase-Shift Keying
Điều chế số dịch pha cầu
phƣơng
RAN
Radio Access Network
Mạng truy nhập ngẫu
nhiên
RAT
Radio Access Technology
Công nghệ truy nhập vô
tuyến
RNC
Radio Network Controller
Bộ 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
SAE
System Architecture Evolution
Sự tiến hóa kiến trúc hệ
thống
SC-FDMA
Single Carrier FDMA
FDMA đơn sóng mang
SCTP
Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức điều khiển
kênh truyền
SDMA
Spatial Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia
không gian
SFTD
Space-Frequency Time Diversity
Phân tập thời gian-không
gian-tần số
SFBC
Space – Frequency Block Coding
Mã khối không gian tần
số

STBC
Space Time Block Code
Mã khối không gian thời
gian
STTD
Space Time Transmit Diversity
Phân tập phát không gian
thời gian
SON
Self-Optimising Network
Mạng tự tối ƣu hóa
SINR
Signal-to-Interference-and-Noise
Ratio
Tỷ số tín hiệu/nhiễu/tạp
âm
SNR
Signal-to-noise ratio
Tỷ số tín/tạp
TEID
Tunnel Endpoint Identifier
Nhận dạng điểm cuối
đƣờng hầm
TDMA
Time Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia

theo thời gian
UE
User Equipment
Thiết bị ngƣời dùng
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di
động vạn năng
USIM
UMTS SIM
SIM 3G
UTRA
Universal Terrestrial Radio Access
Truy nhập vô tuyến mặt
đất vạn năng
WAN
Wide Area Network
Mạng vùng rộng
WCDMA
Wideband Code Division Multiple
Access
CDMA băng rộng
WiMAX
Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Tƣơng tác toàn cầu đối
với truy nhập vi ba.

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động 4G 8
Hình 1.2 Cấu hình một mạng WLAN điển hình 11
Hình 2.1 Phổ của tín hiệu OFDM 18
Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM. 19
Hình 2.3 Truyền dẫn đơn sóng mang băng rộng và truyền dẫn OFDM trên
kênh chọn lọc tần số 22
Hình 2.4 Mã hóa kênh kết hợp với đan xen tần số để cung cấp phân tập
tần số cho truyền dẫn OFDM 23
Hình 2.5 OFDM đƣợc sử dụng cho sơ đồ ghép kênh/đa truy nhập 24
Hình 2.6 Ghép kênh ngƣời sử dụng / OFDM phân bố. 25
Hình 2.7 Điều khiển định thời phát đƣờng lên 25
Hình 2.8 SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM 28
Hình 2.9 Ví dụ minh họa sự khác nhau trong việc truyền các symbol số
liệu theo thời gian đối với OFDMA và SC-FDMA 28
Hình 2.10 Các phƣơng pháp ấn định sóng mang con cho nhiều ngƣời sử
dụng 30
Hình 2.11 Thích nghi đƣờng truyền bằng điều khiển công suất 31
Hình 2.12 Thích nghi đƣờng truyền bằng điều khiển tốc độ 32
Hình 2.13 Lập lịch phụ thuộc kênh 35
Hình 2.14 Ví dụ của 3 cách lập lịch khác nhau cho 2 ngƣời dùng với chất
lƣợng kênh trung bình khác nhau 37
Hình 2.15 Kết hợp anten tuyến tính 40
Hình 2.16 Kết hợp anten tuyến tính 41

Hình 2.17 Phân tập trễ 2 anten 42
Hình 2.18 Phân tập trễ vòng (CDD) 2 anten 43
Hình 2.19 Phân tập phát không gian-thời gian (STTD) trong WCDMA 44
Hình 2.20 Phân tập phát không gian-tần số với 2 anten phát 45
Hình 2.21 Tạo búp sóng cổ điển với tƣơng quan lẫn nhau cao giữa các anten
46
Hình 2.22 Tạo búp sóng dựa trên mã trƣớc trong trƣờng hợp tƣơng quan
thấp giữa các anten 46
Hình 3.1 Kiến trúc hệ thống cho mạng chỉ có E-UTRAN [8]. 48
Hình 3.2 eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính . 51
Hình 3.3 Tổng quan mạng lõi SAE 52
Hình 3.4 Ngăn xếp giao thức lớp điều khiển S1-MME 55
Hình 3.5 Ngăn xếp giao thức lớp ngƣời dùng 56
Hình 3.6 Ngăn xếp giao thức báo hiệu kênh mang X2 56
Hình 3.7 Lớp mạng cho dòng dữ liệu trên X2 56
Hình 3.8 Sơ đồ kết nối mạng thử nghiệm LTE ở Viettel. 59
Hình 3.9 Kết quả mô phỏng vùng phủ tại thành phố HCM 62
Hình 3.10 Kết quả mô phỏng vùng phủ tại thành phố Hà Nội. 66
Hình 3.11 Tốc độ và mức cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc. 70
Hình 3.12 Vùng phủ thực tế tại Hà Nội 71
Hình 3.13 Vùng phủ thực tế tại Hồ Chí Minh. 72
Hình 3.14 Kết nối giao diện X2. 75
Hình 3.15 Kết nối giao diện SGi 76
Hình 3.16 Kết nối giao diện S1-U và S1-MME. 76

Hình 3.17 Kết nối giao diện S6a. 77
Hình 3.18 Kết nối giao diện S11 77









DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm phát sóng LTE 58
Bảng 3.2 Công suất phát và bán kính phủ sóng của trạm LTE 58
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu KPI đo kiểm 73
Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật trạm BTS thử nghiệm 73
Bảng 3.5 Giới hạn phát xạ ngoài dải tối đa 74
Bảng 3.6 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm gốc tại HCM 78
Bảng 3.7 Lƣu lƣợng phục vụ tối đa của một trạm gốc tại Hà Nội 78
Bảng 3.8 Lƣu lƣợng trung bình của một trạm gốc tại HCM 79
Bảng 3.9 Lƣu lƣợng trung bình của một trạm gốc tại Hà Nội 79
Bảng 3.10 Tốc độ tải lên, tải xuống cố định 79
Bảng 3.11 Tốc độ tải lên, tải xuống di động 80
Bảng 3.12 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công đo kiểm 81
Bảng 3.13 Tỷ lệ thiết lập dịch vụ thành công & tỷ lệ chuyển giao thành công
81
Bảng 3.14 Độ trễ truyền dữ liệu 82

Bảng 3.15 Độ trễ thiết lập dịch vụ 82
Bảng 3.16 Độ trễ chuyển giao 82

1


LỜI MỞ ĐẦU

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp viễn
thông phát triển rất nhanh và mang lại nhiều lợi nhuận cho các nhà khai thác.
Sự phát triển của thị trƣờng viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc
nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động mới trong tƣơng lai.
Hệ thống di động thế hệ thứ hai, với GSM và CDMA là những ví dụ điển hình
đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trƣờng viễn thông
càng mở rộng càng thể hiện rõ những hạn chế về dung lƣợng và băng thông
của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. Sự ra đời của hệ thống di
động thế hệ thứ ba với các công nghệ tiêu biểu nhƣ WCDMA hay HSPA là
một tất yếu để có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu truy cập dữ liệu, âm thanh, hình
ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng của ngƣời sử dụng.
Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay 3G vẫn đang phát
triển không ngừng nhƣng 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 tƣơng lai, đó là
LTE (Long Term Evolution). Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã
chứng tỏ khả năng tuyệt vời của công nghệ LTE và khả năng thƣơng mại hóa
LTE đã đến rất gần. Trong tƣơng lai không xa với LTE, ngƣời sử dụng có thể
truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi nơi trong khi vẫn di chuyển: xem phim
chất lƣợng cao HD, điện thoại thấy hình, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải
cơ sở dữ liệu v.v… với một tốc độ “siêu tốc”. Đó chính là sự khác biệt giữa
mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) và mạng di động thế hệ thứ tƣ (4G). Tuy vẫn

còn khá mới mẻ nhƣng mạng di động băng rộng 4G đang đƣợc kỳ vọng sẽ tạo
ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay.

2


Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi đã lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp
của mình: “Một số giải pháp kỹ thuật cơ bản áp dụng cho hệ thống di
động LTE và quá trình triển khai tại Việt Nam”. Luận văn đi vào tìm hiểu
tổng quan về công nghệ LTE cũng nhƣ những giải pháp kỹ thuật và các thành
phần đƣợc sử dụng trong công nghệ này để làm sáng tỏ thêm những tiềm
năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại và ứng dụng triển khai công nghệ
này tại Việt Nam.
Luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng bao gồm:
Chƣơng I Yêu cầu ra đời mạng thông tin vô tuyến tốc độc cao,
băng thông rộng.
Chƣơng II Một số giải pháp kỹ thuật cơ bản của hệ thống LTE.
Chƣơng III Lộ trình triển khai mạng 4G tại Việt Nam.
Do thời gian và năng lực còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi
những thiếu sót, tôi rất mong nhận đƣợc những ý kiến nhận xét, đóng góp của
các thầy giáo để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn
TS.Lê Khắc Ngọc Anh cùng các thầy giáo trong khoa Vô tuyến Điện tử - Học
Viện Kỹ thuật Quân sự đã tận tình giảng dạy và hƣớng dẫn giúp tôi hoàn
thành luận văn này.

3


CHƢƠNG I
YÊU CẦU RA ĐỜI MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN TỐC ĐỘ CAO,
BĂNG THÔNG RỘNG
1.1 Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin vô tuyến mặt đất số
1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất ( 1G)
Đây là hệ thống thông tin di động tƣơng tự sử dụng phƣơng thức đa truy
nhập phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM với các đặc điểm:
 Phƣơng thức truy nhập: FDMA.
 Dịch vụ đơn thuần là thoại.
 Chất lƣợng thấp.
 Bảo mật kém.
Một số hệ thống điển hình:
 NMT (Nordic Mobile Telephone): sử dụng băng tần 450 MHz triển
khai tại các nƣớc Bắc Âu vào năm 1981.
 TACS (Total Access Communication System): triển khai ở Anh vào
năm 1985.
 AMPS (Advance Mobile Phone System): triển khai tại Bắc Mỹ vào
năm 1978 tại băng tần 800MHz.
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
Hệ thống mạng 2G đƣợc đặc trƣng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ
thuật số (digital circuit-switched). Kỹ thuật này chiếm ƣu thế hơn 1G với các
đặc điểm sau:

4


 Dung lƣợng tăng.

 Chất lƣợng thoại tốt hơn.
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data).
 Phƣơng thức truy nhập : TDMA, CDMA băng hẹp.
Một số hệ thống điển hình:
 GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phƣơng thức truy
cập TDMA đƣợc triển khai tại châu Âu.
 D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng
phƣơng thức truy cập TDMA đƣợc triển khai tại Mỹ.
 IS-95 (CDMA One) sử dụng phƣơng thức truy cập CDMA đƣợc triển
khai tại Mỹ và Hàn Quốc.
 PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phƣơng thức truy cập TDMA
đƣợc triển khai tại Nhật Bản.
1.1.3 Hệ thống thông tin di động 2.75G
Một giải pháp kỹ thuật khác để đạt đƣợc tốc độ bit tƣơng thích với các
ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện tốc độ cao đó là giải pháp EDGE
(Enhanced Data Rate for Evolution). Giải pháp này sử dụng đặc trƣng phổ
của GSM cho phép tốc độ bit đạt tới 384 Kbps. Chuẩn EDGE cho phép đạt
đƣợc tốc độ bit này bằng việc kết hợp sử dụng phƣơng thức điều chế pha 8-
PSK (8-Phase Shift Keying) và sử dụng hay kết hợp nhiều khe thời gian trong
quá trình truyền dẫn nhƣ trong mạng GPRS thay vì chỉ sử dụng khe thời gian
nhƣ trong mạng GSM. Bằng việc có thể sử dụng lại hầu hết các cơ sở vật chất
của mạng GSM, giải pháp này cho phép giảm giá thành đầu tƣ.

5


1.1.4 Hệ thống thông tin di động 3G
Đây là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép
truyền cả dữ liệu thoại và ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh,
hình ảnh…). 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển

mạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập vô tuyến hoàn toàn khác
so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này so với 2G là cho
phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lƣợng cao cho cả thuê
bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau.
Mạng 3G đặc trƣng bởi tốc độ dữ liệu cao, dung lƣợng của hệ thống lớn,
tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các chuẩn
công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả
FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA:
- UMTS sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA, hệ thống này đƣợc chuẩn
hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G đƣợc lựa chọn bởi hầu hết các nhà
cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa là 1920Kbps
(gần 2Mbps). Nhƣng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps. Để cải tiến
tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã đƣợc đề nghị. Khi
cả 2 kỹ thuật này đƣợc triển khai, ngƣời ta gọi chung là HSPA. HSPA đƣợc
biết đến nhƣ là công nghệ 3,5G.
- CDMA2000: bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission
Technology), CDMA2000 (Evolution - Data Optimized) và CDMA2000 EV-
DV(Evolution - Data and Voice). CDMA2000 đƣợc chuẩn hoá bởi 3GPP2.
CDMA2000 là công nghệ 3G đƣợc lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng
CdmaOne.

6


- TD-SCDMA là chuẩn di động đƣợc đề nghị bởi "China Communications
Standards Association" và đƣợc ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G
của Trung Quốc. TD-SCDMA dùng song công TDD. TD-SCDMA có thể
hoạt động trên một dải tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho
tốc độ 6Mbps). Ngày xuất hành của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần.
Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã diễn ra từ đầu năm 2004 cũng nhƣ

trong thế vận hội Olympic gần đây.
1.1.5 Lộ trình phát triển lên 4G của IMT-ADVANCED
1.1.5.1 Các nghiên cứu và lộ trình phát triển của công nghệ 4G
ITU-R WP8F tuyên bố rằng cần có các công nghệ vô tuyến di động mới
để đáp ứng các khả năng cao hơn IMT-2000, tuy nhiên, vẫn chƣa chỉ rõ đó là
công nghệ nào. Thuật ngữ IMT-Adv cũng sẽ có các bƣớc phát triển giống nhƣ
IMT-2000 và sẽ có các khả năng của các hệ thống trƣớc đó. Quá trình định
nghĩa IMT-Adv còn đang đƣợc khởi thảo trong WP8F và sẽ hoàn toàn giống
nhƣ quá trình nghiên cứu các khuyến nghị cho IMT-2000. Nó sẽ dựa trên tập
các yêu cầu kĩ thuật tối thiểu và các tiêu chí đánh giá đƣợc thông qua bởi tất
cả các thành viên ITU và các tổ chức khác. Các công nghệ đƣợc đề cử sẽ
đƣợc đánh giá dựa trên các tiêu chí đã thoả thuận. Việc đánh giá sẽ đƣợc tiến
hành cùng với sự cộng tác của các tổ chức bên ngoài ITU nhƣ các tổ chức
nghiên cứu tiêu chuẩn. Vì quá trình này cần sự đồng thuận nên một số công
nghệ có thể áp dụng cho IMT-Adv không thể xác định trƣớc. Nó phải là sự
cân đối giữa: tính kinh tế khi mở rộng, hỗ trợ các môi trƣờng của ngƣời sử
dụng khác nhau và khả năng của các công nghệ khác nhau. Ngoài ra khả năng
sử dụng máy đầu cuối trên toàn cầu cũng sẽ là một tiêu chí quan trọng.
Trong giới nghiên cứu, một số đề án đang đƣợc tiến hành trong IMT-
2000 Avd và thế hệ sau của truy nhập vô tuyến. Chẳng hạn đề án Winner

7


đƣợc hỗ trợ một phần kinh tế từ liên minh châu Âu là đề án dành cho nghiên
cứu về vấn đề này. Khái niệm của Winner có rất nhiều các phần tử gần giống
với LTE. Tuy nhiên Winner đặt mục tiêu cho tốc độ số liệu cao hơn và vì thế
đƣợc thiết kế cho băng thông rộng hơn 20 MHz. Một điểm khác nữa là
Winner sẽ sử dụng các chế độ chuyển tiếp và đa chặng.
Một đề án khác giống nhƣ đề án của châu Âu nói trên là đề án “Tƣơng

lai” của Trung Quốc tập trung đến việc đề xuất giao diện vô tuyến cho IMT-
Adv. Tuy nhiên lựa chọn các đề xuất cuối cùng cho IMT-Adv sẽ là các tổ
chức phát triển tiêu chuẩn nhƣ : ETSI, ARIB, CWTS,… Cơ quan tiêu chuẩn
toàn cầu nhƣ 3GPP tất nhiên sẽ có vai trò quan trọng trong vấn đề hài hoà các
đề xuất từ các tổ chức tiêu chuẩn cũng nhƣ từ các vùng khác nhau.
Mặc dù 3GPP hiện nay chƣa tiến hành nghiên cứu trực tiếp IMT-2000
Adv, tuy nhiên 3GPP cũng sẽ có đề xuất lên ITU-R. IEEE 802.16 (Wimax)
cũng đang hoàn thiện khái niệm của mình và hƣớng đến đề xuất cho IMT-
Adv trong 802.16m. Tƣơng tự 3GPP2 cũng đang tiến tới đề xuất cho IMT-
Adv.
LTE là một trong các con đƣờng tiến tới 4G. LTE sẽ tồn tại trong giai
đoạn đầu của 4G, tiếp theo nó sẽ là IMT Adv. LTE cho phép chuyển đổi dần
từ 3G UMTS sang giai đoạn đầu của 4G sau đó sang IMT Adv. Chuyển đổi
dần từ LTE sang IMT Adv là chìa khoá của thành công trên thị trƣờng. Ngoài
LTE của 3GPP ta cũng cần nghiên cứu các hƣớng chuyển đổi khác sang 4G.
3GPP2 cũng đã và đang thực hiện kế hoạch nghiên cứu LTE cho mình, hệ
thống do 3GPP2 đề xuất là UMB (Ultra Mobile Band). Ngoài ra Wimax cũng
có kế hoạch tiến tới 4G. Một lộ trình tiến tới mạng 4G của các công nghệ
đƣợc thể hiện nhƣ trong hình 1.1.

8





1.1.5.2 Định hƣớng và tƣơng lai của 4G
Cho đến nay, chƣa có một chuẩn nào rõ ràng cho 4G đƣợc thông qua.
Tuy nhiên, những công nghệ phát triển cho 3G hiện nay sẽ làm tiền đề cho
ITU xem xét để phát triển cho chuẩn 4G. Các sở cứ quan trọng để ITU thông

qua cho chuẩn 4G chính là từ hỗ trợ của các hãng di động toàn cầu; các tổ
chức chuẩn hóa và đặc biệt là sự xuất hiện của các công nghệ mạng di động tế
bào tiền 4G (LTE, UMB và Wimax II). Chúng sẽ là các công nghệ quan trọng
giúp ITU xây dựng các chuẩn 4G trong thời gian tới.
Theo dự đoán của các nhà phân tích, các công nghệ nhƣ EV-DO và
HSPA sẽ không còn đủ mạnh vào những năm 2011-2012. Theo họ, rất nhiều
thiết bị đầu cuối sử dụng các công nghệ 3G hay 3,5G đều có bộ vi xử lý
không thực sự phù hợp cho các ứng dụng đa phƣơng tiện, mặc dù tính năng
này mạng đã hỗ trợ. Vì thế mà các thiết bị đầu cuối sẽ phải cải tiến trƣớc khi
ngƣời dùng nghĩ đến chi phí mà họ phải trả cho các thiết bị đầu cuối để sử
Hình 1.1 Quá trình phát triển các công nghệ thông tin di động 4G [4,5,6].

9


dụng các dịch vụ tốc độ cao đã tƣơng xứng hay chƣa. Hiện tại, các nhà đầu tƣ
có thể mở rộng khả năng cho mạng 3G bằng cách nâng cấp lên 3,5G, điều đó
đồng nghĩa với việc ứng dụng 4G sẽ bị chậm lại.
Hiện nay, phần lớn các nhà khai thác viễn thông đều lên kế hoạch thực
hiện 4G tại các vùng đô thị, nơi mà có nhiều các tổ chức, công ty cũng nhƣ số
lƣợng khách hàng lớn - các đối tƣợng luôn mong muốn các dịch vụ chất
lƣợng tốt và tốc độ truyền dữ liệu cao. Tuy nhiên, trƣớc mắt các nhà đầu tƣ sẽ
tiếp tục cung cấp các dịch vụ 3G cũng nhƣ 3,5G và nó đƣợc xem nhƣ là quá
trình thực hiện từng bƣớc cho 4G. Điều này không chỉ giúp họ tiếp tục mở
rộng vùng phủ sóng, gia tăng số lƣợng khách hàng mà còn giúp thu hồi vốn
đã đầu tƣ cho 3G. Với ngƣời dùng, có thể chuyển dễ dàng sang công nghệ 4G,
bởi với họ đơn giản đó chỉ là sự mở rộng các ứng dụng của mạng 3G hay
3,5G mà họ đang dùng.
Tại các nƣớc châu Phi, khu vực Mỹ La tinh, Hàn Quốc và Mỹ sử dụng
phổ biến CDMA, vì vậy các nhà khai thác đang hƣớng mạng của họ phát triển

lên mạng UMB. Với các quốc gia châu Âu, phần lớn sử dụng GSM, vì thế họ
đang hƣớng phát triển mạng theo LTE mà không vội vàng chuyển theo hƣớng
Wimax II tốn kém hơn. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông còn lại của thế
giới nhiều khả năng sẽ phát triển mạng theo Wimax II.
1.2 Đặc điểm và quá trình ứng dụng của 1 số hệ thống thông tin vô
tuyến băng rộng khác
1.2.1 WI-FI
Wi-Fi là tên công nghệ truy cập băng rộng không dây theo chuẩn 802.11
(WLAN) của IEEE. Đƣợc phát triển với mục đích ban đầu là một sản phẩm
phục vụ gia đình và văn phòng để kết nối các máy tính cá nhân mà không cần
dây, Wi-Fi cho phép trao đổi dữ liệu qua làn sóng vô tuyến với một tốc độ rất

10


nhanh. Các hãng viễn thông cung cấp dịch vụ đã tận dụng cơ hội này để cung
cấp đƣờng truy nhập Internet băng thông rộng ngày càng nhiều ở các địa điểm
công cộng nhƣ sân bay, các cửa hàng cafe, nhà ga, các trung tâm thƣơng
mại….
Sự nổi lên của công nghệ LAN vô tuyến mang lại rất nhiều ƣu điểm cho
ngƣời dùng nhƣ tính di động, tính linh hoạt trong việc thực hiện triển khai lắp
đặt và mở rộng nâng cấp mạng. Tính linh hoạt đƣợc thể hiện khi một máy tính
ngƣời dùng di chuyển từ một ví trí này sang một vị trí khác trong môi trƣờng
mạng LAN mà không bị mất kết nối. Một ƣu điểm nổi trội của Wi-Fi nữa đó
là tính linh hoạt trong cấu hình hay khi thêm một nút vào mạng mà không
phải đầu tƣ thiết kế và chi phí đấu nối lại cáp vì thế mà việc nâng cấp mạng
trong tƣơng lai sẽ dễ dàng và không mấy tốn kém.
Trong những năm gần đây các thiết bị viễn thông di động sử dụng công
nghệ cao nhƣ máy tính xách tay, điện thoại di động, máy tính bảng… ngày
càng phát triển và đƣợc sử dụng rộng rãi. Nhu cầu truyền thông một cách dễ

dàng và tự phát giữa các thiết bị đã thúc đẩy mạng cục bộ không dây
(Wireless Local Area Networks – WLAN ) tiếp tục phát triển và đƣợc sử
dụng rộng rãi.
Một mạng LAN vô tuyến (WLAN) là một hệ thống truyền thông dữ liệu
linh hoạt đƣợc thực hiện nhƣ một sự mở rộng hay sự thay đổi của mạng LAN
hữu tuyến. Mạng LAN vô tuyến là mạng dữ liệu, có thể thay thế hoặc mở
rộng mạng cáp đồng, sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF hay hồng ngoại
để truyền và nhận số liệu thông qua không gian, tối thiểu hoá nhu cầu kết nối
hữu tuyến. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và ƣu điểm của một mạng
LAN truyền thống nhƣ Ethernet hay Ring mà không bị giới hạn bởi cáp. Vì
vậy, WLAN kết hợp đƣợc việc kết nối truyền số liệu với tính di động của
ngƣời sử dụng.

11













Một cấu hình WLAN điển hình đƣợc trình bày trong hình 1.2. Thiết bị
thu/phát đƣợc gọi là các điểm truy nhập Access Point (AP) nối tới mạng hữu
tuyến từ một điểm cố định. Điểm truy nhập nhận, lƣu tạm thời và phát nối các

gói giữa các nút mạng WLAN và LAN hữu tuyến. Một AP duy nhất có thể hỗ
trợ một nhóm nhỏ các nút di động trong vòng vài trăm mét. Ăng ten nối với
AP thƣờng đƣợc cắm cao nhƣng cũng có thể đặt bất kỳ chỗ nào sao cho vùng
phủ sóng càng lớn càng tốt.
Trong khi chi phí cho việc triển khai mạng LAN truyền thống chủ yếu là
ở các thiết bị kết nối mà đôi khi chi phí này vƣợt quá chi phí phần cứng và
phần mềm của máy tính thì việc triển khai WLAN loại bỏ đƣợc các chi phí
nhân công và thiết bị dây cáp. Đồng thời, WLAN cũng linh hoạt hơn trong
xây dựng lại cấu hình hoặc mở rộng các nút mạng, do đó chi phí cho tƣơng lai
sẽ không nhiều và dễ dàng triển khai hơn. Sự phát triển ngày càng tăng nhanh
của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn và rẻ hơn đã thúc đẩy sự
tăng trƣởng rất lớn trong công nghiệp WLAN trong những năm gần đây.
Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN nhƣ một giải
pháp tối ƣu cho việc sử dụng Internet. Mạng WLAN đƣợc coi nhƣ một hệ
mạng truyền số liệu mới cho tốc độ cao đƣợc hình thành từ hoạt động tƣơng
hỗ của cả mạng hữu tuyến hiện có và mạng vô tuyến. Mục tiêu của việc triển
Hình 1.2 Cấu hình một mạng WLAN điển hình [8].