ĐỒ án tốt NGHIỆP NGHIÊN cứu KIẾN TRÚC 5g CORE NETWORK

Vũ Văn Huy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
-----------  -----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC
“5G CORE NETWORK”
Sinh viên thực hiện:

Vũ Văn Huy

Lớp:

Kỹ thuật viễn thông 2

Khóa:

59

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Văn Khởi

Năm 2022

HÀ NỘI - 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
-----------  -----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC
“5G CORE NETWORK”

Sinh viên thực hiện:

Vũ Văn Huy

Lớp:

Kỹ thuật viễn thơng 2

Khóa:

59

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Văn Khởi

HÀ NỘI - 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ MÔN KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


LỜI CAM ĐOAN
Cam đoan không sao chép từ các đồ án, luận văn khác. Các nội dung,
dữ liệu tham khảo đều đã được trích dẫn đầy đủ …

Người cam đoan

Nguyễn Văn A


LỜI NĨI ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài:

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền khoa học kĩ thuật, trên thế
giới có nhiều cơng nghệ mới ra đời, lĩnh vực viễn thông quan trọng cũng
được chú trọng phát triển. Trong đó, phải kể đến mạng di động 5G sử
dụng một loại backhaul không dây mới là backhaul và truy nhập hợp
nhất (IAB). Đây là công nghệ mà một phần phổ tần không dây được sử
dụng cho kết nối backhaul giữa các trạm gốc thay cho sợi quang nhằm

làm tăng mật độ mạng và hiệu quả về kinh tế. IAB có thể cung cấp giải
pháp backhaul đa bước nhảy linh hoạt và có thể mở rộng, sử dụng các
băng tần giống nhau hoặc khác nhau cho truy nhập và backhaul. Từ góc
độ truyền tải, IAB cung cấp kết nối IP chung để cho phép dễ dàng nâng
cấp thành truyền tải cáp quang khi cần thiết, hỗ trợ backhaul ngoài
băng và trong băng. Các nút IAB có thể hỗ trợ Ghép kênh phân chia
theo thời gian TDM, Ghép kênh phân chia theo tần số FDM và Ghép
kênh phân chia theo không gian SDM giữa các liên kết backhaul và truy
nhập ở một nút IAB.
Công nghệ 5G đã được nghiên cứu và dần phát triển rộng rãi trên
nhiều quốc gia, cùng với 5G là các giải pháp Backhaul và truy nhập hợp
nhất (IAB) . Công nghệ này sẽ hết sức cần thiết cho sự phát triển của thế
giới, do đó nhiều nước đã và đang xúc tiến các công tác triển khai công
nghệ này, Việt Nam cũng không ngoại lệ. Hiện nay, tại Việt Nam, công
nghệ 5G đang được chú trọng phát triển, nghiên cứu mạnh mẽ.
Backhaul và truy nhập hợp nhất (IAB) là một trong những giải pháp mới
có thể cải thiện 5G New Radio để hỗ trợ không chỉ truy nhập mà cịn cả
backhaul khơng dây. IAB là một khái niệm tiên tiến đầy hứa hẹn có thể


trở nên quan trọng đối với backhaul không dây của các địa điểm đường
phố.
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

•

Mạng thơng tin di động 5G và các cơng nghệ trong mạng thơng
tin di động 5G.

•

Giải pháp Backhaul và truy nhập hợp nhất (IAB) cho mạng
di động 5G.

III. Phương pháp nghiên cứu:

Dựa trên phương pháp tổng hợp và phân tích các kết quả nghiên
cứu về giải pháp Backhaul và truy nhập hợp nhất (IAB) cho mạng

di động 5G.
IV. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

•

Mạng thơng tin di động 5G và các cơng nghệ trong mạng thơng
tin di động 5G.

•

Giải pháp Backhaul và truy nhập hợp nhất (IAB) cho mạng
di động 5G.

V. Kết cấu của đề tài:
Chương 1. Kiến trúc 5G Core Network
Chương 2. Network Slicing trong 5G Nêu tóm tắt nội dung.
Chương 3. Chức năng quản lý phiên, ánh xạ giữa 4G Core

Network và 5G Core Network
Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022
Sinh viên thực hiện

Vũ Văn Huy



MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. 4
MỤC LỤC.................................................................................................................... 7
DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .............................................. 9
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................10
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................11
CHƯƠNG 1: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G ..............................................12
1.1.

Băng tần hoạt động của mạng 5G. ..............................................................12

1.2. Dịch vụ của 5G ...............................................................................................12
1.3. Kiến trúc của 5G ..........................................................................................12
1.4. Công nghệ trong mạng di động 5G .............................................................13
1.4.1. Millimeter Waves .........................................................................................13
1.4.1.1.Tổng quan................................................................................................13
1.4.1.2.Thách thức của sóng mm-Wave .............................................................14
1.4.1.3.Đặc tính kênh truyền trong mạng mmWave Cellular ............................14
1.4.2. Small cell.......................................................................................................16
1.4.2.1.Tổng quan................................................................................................16
1.4.2.2.Tại sao phải dùng small cell? .................................................................16
1.4.2.3.Các loại small cell và mô hình triển khai ...............................................17
1.4.3.Massive MIMO ..............................................................................................17
1.4.3.1.Tổng quan................................................................................................17
1.4.3.2.Massive MIMO là gì? .............................................................................18

1.4.3.3.Massive MIMO hoạt động thế nào? .......................................................18
1.4.3.4.Tại sao phải dùng Massive MIMO. ........................................................19
1.4.3.5.Thách thức của massive MIMO. ............................................................20
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP BACKHAUL TRUYỀN THỐNG..................21
2.1. Tổng quan về Mobile Backhaul .......................................................................21
2.2. Những thách thức của Mobile Backhaul .......................................................21
2.3 Lựa chọn công nghệ cho Mobile Backhaul ......................................................21
2.4 Thị phần và xu hướng của các giải pháp Backhaul........................................21
2.5 Kết luận chương..................................................................................................21


CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP BACKHAUL VÀ TRUY NHẬP HỢP NHẤT (IAB)
CHO MẠNG DI ĐỘNG 5G.....................................................................................21
3.1 5G Backhaul. .......................................................................................................21
3.2 Khái niệm 3GPP về truy cập tích hợp và Backhaul. ......................................21
3.3 Kiến trúc IAB. .....................................................................................................21
3.4 Truy cập tích hợp & Backhaul (IAB). .............................................................22
3.5 Các trường hợp sử dụng và các cân nhắc khi triển khai. ..............................22
3.6 Phương pháp phân bổ tài nguyên IAB. ...........................................................22
3.7 Điều chỉnh cấu trúc liên kết IAB, Quản lý định tuyến & Xử lý QoS. ..........22
3.8 Công nghệ mới nổi/trong tương lai. .................................................................22
3.9 Kết luận chương..................................................................................................22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................23
PHỤ LỤC...................................................................................................................24


DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết

tắt
3G

Từ đầy đủ

Tiếng Việt

Third Generation Cellular

Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ ba

AC

Admission Cotrol

Điều khiển cho phép

AI

Acquistion Indicator

Chỉ thị bắt

AICH

Acquistion

Indication

Channel

Kênh chỉ thị bắt

A-P

Access Preamble

Tiền tố

AS

Access Slot

Khe truy nhập

BER

Bit Error Rate

Tỷ số bit lỗi

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.Tên hình vẽ ..................................................................................... 12

Hình 1.2.Tên hình vẽ ..................................................................................... 15
Hình 1.3.Tên hình vẽ ..................................................................................... 20


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1.Tên bảng biểu ................................................................................. 22
Bảng 1.2.Tên bảng biểu ................................................................................. 30
Bảng 1.3.Tên bảng biểu ................................................................................. 40


CHƯƠNG 1: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G

1.1. Băng tần hoạt động của mạng 5G.
Hình 1.1: Băng tần hoạt động của 5G
Băng tần cao 5G (mmWave) mang lại tần số cao nhất của 5G. Chúng
nằm trong khoảng từ 24 GHz đến khoảng 100 GHz.Chúng khó di chuyển qua
chướng ngại vật, phạm vi ngắn, phạm vi phủ sóng của mmWave bị hạn chế.
Băng tần trung 5G hoạt động ở dải tần 2-6 GHz và cung cấp lớp dung
lượng cho các khu vực thành thị và ngoại thành. Dải tần này có tốc độ cao
nhất hàng trăm Mbps.
Băng tần thấp của 5G hoạt động dưới 2 GHz và cung cấp phạm vi phủ
sóng rộng. Băng tần này sử dụng phổ tần hiện có và đang được sử dụng cho
4G LTE, về cơ bản cung cấp kiến trúc LTE 5g cho các thiết bị 5G hiện đã sẵn
sàng. Do đó, hiệu suất của 5G băng tần thấp tương tự như 4G LTE và hỗ trợ
sử dụng cho các thiết bị 5G trên thị trường hiện nay.
Tần số giao tiếp của điện thoại hiện nay ở dưới mức 3 GHz nhưng mạng
5G sẽ yêu cầu những băng tần cao hơn. Các thế hệ điện thoại di động mới
thường được gán dải tần số mới và băng thông rộng quang phổ trên một kênh
tần số (1G lên đến 30 kHz, 2G lên đến 200 kHz, 3G lên đến 20 MHz, và 4G
lên tới 100 MHz).

1.2. Dịch vụ của 5G
Về dịch vụ mạng, hệ thống thông tin di động 5G sẽ tách ra khỏi các thế
hệ công nghệ viễn thông trước đây vì trải nghiệm của khách hàng vượt quá
giới hạn thời gian và địa điểm, điều này sẽ được kích hoạt bởi việc truyền dữ
liệu cực nhanh và giao diện người dùng sáng tạo.
Hình 1.2: Dịch vụ mạng
1.3. Kiến trúc của 5G
Sơ đồ kiến trúc mạng 4G sau đây cho thấy các thành phần chính của
mạng lõi 4G:
Hình 1.3: Kiến trúc mạng lõi 4G (Nguồn: 3GPP)


Trong kiến trúc mạng 4G, Thiết bị Người dùng (UE) như điện thoại
thông minh hoặc thiết bị di động, kết nối qua Mạng truy cập vô tuyến LTE
(E-UTRAN) với Lõi gói phát triển (EPC) và sau đó xa hơn với Mạng bên
ngoài, như Internet. NodeB đã phát triển (eNodeB) tách lưu lượng dữ liệu
người dùng (mặt phẳng người dùng) khỏi lưu lượng dữ liệu quản lý của mạng
(mặt phẳng điều khiển) và cung cấp cả hai nguồn cấp dữ liệu riêng biệt vào
EPC.
1.4. Công nghệ trong mạng di động 5G
1.4.1. Millimeter Waves
1.4.1.1.Tổng quan
Ngành công nghiệp di động trải qua bốn thập kỷ tồn tại, đã phụ thuộc
hoàn toàn vào một dải tần số được biết đến dưới tên gọi “sóng siêu cao tần”
(ultrahigh frequency band) vốn có băng thơng chỉ vào khoảng 1% của toàn bộ
dải tần được phép sử dụng. Các kỹ sư vô tuyến đã xem dải tần số trong
khoảng từ 300 MHz đến 3 GHz này là “thiên đường” cho cơng nghệ mạng di
động.
Bước sóng ở dải tần này Có thể dùng những anten nhỏ gọn hay xuyên
qua những vật cản như nhà, cây cối. Ngay cả khi được phát ở cơng suất thấp,

những tín hiệu này có thể truyền đi một cách đáng tin cậy trên những khoảng
cách xa hàng cây số trong hầu như bất cứ điều kiện nào.
Các nhóm xây dựng tiêu chuẩn truyền thông không dây đã làm đủ kiểu
để tăng dung lượng cho các mạng di động thế hệ thứ tư (4G) theo chuẩn LTE
ngày nay. Một cách để giải quyết vấn đề đó là chỉ cần truyền tín hiệu trên một
dải tần số hoàn toàn mới mà chưa bao giờ dược sử dụng cho dịch vụ di động
trước đây. Đó là lý do tại sao các nhà cung cấp đang thử nghiệm việc
broadcast trên sóng millimeter (millimeter waves), sử dụng tần số cao hơn tần
số vô tuyến từ lâu đã được sử dụng cho điện thoại đi động.
Theo định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU), dải tần số
millimeter wave, còn được gọi là dải tần số siêu cao, là dải tần số từ 30 đến
300 GHz


1.4.1.2.Thách thức của sóng mm-Wave
Tuy tiềm năng của sóng mmWave là rất lớn và việc phát triển nó là xu
thế tất yếu nhưng hiện nay các công ty viễn thông vẫn chưa thể sử dụng vì các
thiết bị thu phát sóng, mạch điện RF và các hệ thống ăng-ten ở tần số
millimeter-wave là quá tốn kém và ở các tần số đó việc truyền tín hiệu giữa
các trạm thu phát và thiết bị di động truyền thống sẽ không được tốt. Thêm
vào đó ngành cơng nghiệp bán dẫn khơng có khả năng về mặt kỹ thuật cũng
như khơng có đủ nhu cầu từ thị trường để tạo ra các linh kiện điện tử, loại
dành cho người tiêu dùng phổ thông, đủ nhanh để hoạt động ở tần số
millimeter wave. Điều lo ngại lớn hơn nữa khi tín hiệu millimeter-wave sẽ bị
hấp thụ và phân tán do khơng khí, mưa, và cây cối và không đi xuyên vào bên
trong nhà được. Ta có thể thấy mức suy hao của sóng mmWave là rất nhiều
và khoảng cách phát cũng không cao. Vì thế tiềm năng của sóng mmWave
mang lại là rất lớn nhưng trở ngại cũng khơng hề nhỏ.
1.4.1.3.Đặc tính kênh truyền trong mạng mmWave Cellular
Như ta đã đề cập ở phần trước mối quan tâm lớn trong mmWave là khả

năng suy hao trong truyền sóng lớn, dẫn đến khoảng cách phát tín hiệu bị thu
hẹp. Suy hao được thể hiện rõ trong công thức Friis cụ thể: trong không gian
tự do suy hao của anten đa hướng tỉ lệ với bình phương tần số sóng mang.
Cơng thức
• Pt = cường độ tín hiệu tại anten phát
• P r = cường độ tín hiệu tại anten thu
•λ = bước sóng của sóng mang (m)
•Gt = mức khuếch đại (gain) của anten phát
•Gr = mức khuếch đại (gain) của anten thu
•d = khoảng cách giữa các anten (T-R) đo bằng mét (>0)
•L : tham số suy hao của hệ thống do suy hao trên đường truyền, suy
hao do các bộ lọc, suy hao của anten (L >= 1)
L = 1 nghĩa rằng không có suy hao do phần cứng.
Suy hao trong khơng gian tự do


Công thức
Mặc dù suy hao lớn nhưng bù lại việc tăng tần số hoạt động cũng giúp
làm giảm kích thước thiết bị vơ tuyến và cải thiện tính định hướng của anten,
ngồi ra băng tần rộng hơn có thể được cung cấp để truyền dữ liệu với tốc độ
truyền dẫn cao hơn giúp cung cấp các dịch vụ vô tuyến băng rộng tích hợp tới
nhiều người sử dụng trong một vùng xác định. Việc các anten truyền có định
hướng góp phần giúp giảm thiểu can nhiễu, cũng chứng tỏ tầm quan trọng của
thu phát beamforming đối với hệ thống di động mmWave.
Trong đó analog beamforming/ hybrid beamforming thường được dùng
để hỗ trợ một hoặc nhiều phương thức truyền được đề cập ở mục sau, nơi mà
tất cả các anten chia sẻ một lượng nhỏ các chuỗi RF (nhỏ hơn rất nhiều so với
số lượng anten) và thường có beamforming khơng đổi về biên độ/hệ số tiền
mã hóa.
Hình 1.7: Mơ hình hệ thống di động mmWave, trong đó BS giao tiếp

thơng qua các beamforming sử dụng anten sắp xếp theo mảng
Hình 1.8: Sơ đồ khối của BS-MS thu phát sử dụng RF và búp sóng dải
nền baseband ở cả 2 đầu
Kênh các thành phần đa đường trong mmWave (MPCs) chủ yếu được
tạo ra bởi sự tán xạ thứ nhất và thứ 2 theo thứ tự, với các góc độ khác nhau về
góc vật lý xuất phát (AoDs) và góc độ đến (AoAs). Bởi vì số MPCs về cơ bản
là nhỏ hơn nhiều so với số lượng anten, AoDs và AoAs là rời rạc ở miền tọa
độ góc. Kết quả là, một cảm biến dựa trên các tiếp cận kênh dự đoán, có thể
phù hợp tốt, đặc biệt cho các hệ thống mmWave.
Cơng thức
Trong đó:
() l  t là hệ số liên hợp phức của
Lt() là số MPCs
pt() độ tăng của xung
() l  t độ trễ tương đối của MPC
 ()t là AoA tại BS


( ) l  t là AoDs từ MSs
Biểu thức a(.) là vector chuyển hướng phụ thuộc vào số lượng anten và
các góc lái. Nói chung chỉ có một số lượng rất nhỏ MPCs đủ mạnh có thể tìm
được để hình thành các búp sóng giữa BS và MS. Kết quả cho thấy độ trễ lan
truyền có thể được giảm nhẹ hơn nữa bở beamforming trong không gian. Hơn
nữa thời gian để liên kết trong thực tế là tương đối dài hơn so với thời gian
gói truyền trong giao tiếp mmWave. Do đó các kênh thường được xem như là
Quasi-static.
1.4.2. Small cell.
1.4.2.1.Tổng quan.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng dải tần millimeter-wave có thể
cung cấp độ phủ sóng tốt trong lĩnh vực di động. Các đo đạc thực tế cho thấy

một thiết bị di động không nhất thiết phải có một đường truyền thẳng (line-ofsight) để kết nối với một trạm thu phát. Tính phản xạ cao của tín hiệu ở tần số
này hố ra lại là một điểm mạnh thay vì là một điểm yếu. Đối với các tín hiệu
millimeter-wave được phát ở cơng suất thấp, khả năng mất tín hiệu bắt đầu từ
khoảng 200 mét.
Small cell là các base station nhỏ - di động đòi hỏi điện năng tối thiểu để
hoạt động và đặt cách nhau mỗi 250m một lần trong thành phố. Để giảm thiểu
tín hiệu bị dropped, các nhà khai thác có thể cài đặt hàng ngàn trạm này trong
một thành phố để tạo một mạng lưới dày đặc, hoạt động như một nhóm
chuyển tiếp (relay team), nhận các tín hiệu từ các base station khác và gửi dữ
liệu tới người dùng ở bất kỳ vị trí nào.
Ngồi việc broadcast trên millimeter wave, 5G base station cũng có
nhiều anten hơn so với các base station hiện nay – để tận dụng lợi thế của một
công nghệ mới khác gọi là massive MIMO.
1.4.2.2.Tại sao phải dùng small cell?
Small cell có mục đích cung cấp cho người dùng cuối một trải nghiệm
di động được cải thiện trong các khu đơ thi có độ nghẽn cao.
- Tăng cơng sức trong khu vực có mật độ sử dụng cao.


- Cải thiện vùng phủ sóng và tốc độ dữ liệu.
- Tăng tuổi thọ của pin điện thoại bằng cách giảm điện năng tiêu thụ.
1.4.2.3.Các loại small cell và mô hình triển khai
Có 3 loại small cell: femtocells, picocells và microcells.
Femtocells có phạm vi nhỏ nhất trong các loại small cells và thường
được triển khai trong tòa nhà hoặc doanh nghiệp nhỏ. Femtocells thường có
phạm vi tối đa dưới 10m.
Picocells thường được lắp đặt ở khu vực trong nhà lớn như trung tâm
thương mại, văn phịng, nhà ga. Nó có thể hỗ trợ tối đa 100 người dùng cùng
một lúc và có phạm vi dưới 200m.
Microcells là small cell lớn nhất và mạnh nhất. Chúng thường được lắp

ngoài trời trên đèn giao thơng hoặc biển báo và có thể sử dụng tạm thời cho
các sự kiện lớn. Microcells có tầm hoạt động dưới 2km, trong khi tháp
microcell có thể bao phủ đến 20 dặm (32km)
1.4.3.Massive MIMO
1.4.3.1.Tổng quan
Các base station 4G hiện nay có 12 port cho mỗi anten xử lý tất cả các
lưu lượng di động: 8 port phát và 4 port thu. Nhưng 5G base station có thể hỗ
trợ khoảng 100 port, có nghĩa là một base station có thể gửi và nhận tín hiệu
từ nhiều người dùng cùng lúc, tăng dung lượng của mạng đi động lên 22 lần
hoặc cao hơn.
Công nghệ này được gọi là massive MIMO. Tất cả bắt đầu với MIMO,
có nghĩa là multi-input multi-output. MIMO mô tả wireless system sử dụng
hai hay nhiều máy phát và máy thu để gửi và nhận dữ liệu nhiều hơn cùng
một lúc.
MIMO hiện tại được tìm thấy trên một số 4G base station. Nhưng cho
đến nay, masssive MIMO chỉ được thử nghiệm trong phịng thí nghiệm và
một vài thử nghiệm thực địa.
Hình 1.9: Một số cấu hình anten và các mô hình triển khai cho một
massive MIMO base station


1.4.3.2.Massive MIMO là gì?
Massive MIMO là một dạng của MU-MIMO với số lượng anten của base
station và số lượng người dùng lớn. Một số điểm chính của massive MIMO
là:
- TDD (Time Division Duplexing): với FDD (frequency division duplexing)
ước lượng kênh (channel estimation) phụ thuộc vào số lượng anten base
station, M. Ngược lại, với TDD, ước lượng kênh độc lập với M. Trong
massive MIMO, M là rất lớn, và do đó, TDD là thích hợp hơn. Hình 1.10 cho
thấy vùng khả thi (M, K) trong hệ thống FDD và TDD. Chúng ta có thể thấy

rằng vùng FDD nhỏ hơn nhiều so với vùng TDD. Với TDD, thêm nhiều anten
không ảnh hưởng đến các nguồn lực cần thiết cho việc ước lượng kênh.
Hình 1.10: Vùng khả thi (M, K) trong hệ thống TDD và FDD, cho khoảng
liên kết 200 symbol
- Linear processing: vì số lượng anten của base station và số lượng
người dùng lớn, việc xử lý tín hiệu ở đầu cuối phải đối phó với các ma trận/
vector có số chiều lớn. Do đó, xử lý tín hiệu đơn giản là một lợi thế.
- Favorable propagation: có nghĩa là ma trận kênh (channel matrix) giữa
base station antenna array và user dễ điều khiển.
- Massive base station antenna array không lớn về mặt vật lý.
- Massive MIMO có thể mở rộng: trong massive MIMO, base station
học các thông tin kênh thông qua uplink training, dưới TDD operation. Thời
gian cần thiết để ước lượng kênh độc lập với số lượng anten của base station.
Vì vậy, số lượng anten của base station có thể được thực hiện lớn như mong
muốn và không làm gia tăng chi phí ước lượng kênh. Hơn nữa, xử lý tín hiệu
ở mỗi người dùng rất đơn giản và khơng phụ thuộc vào sự tồn tại của người
dùng khác.
- Tất cả việc phức tạp là ở base station.
1.4.3.3.Massive MIMO hoạt động thế nào?
Trong Massive MIMO, họa động TDD là thích hợp hơn. Trong khoảng
phù hợp, có 3 hoạt động:


- Ước lượng kênh (bao gồm uplink training và downlink training)
- Truyền dữ liệu uplink (Uplink data transmission)
- Truyền dữ liệu downlink (Downlink data transmission)
Hình 1.11: Hoạt động của Massive MIMO
1.4.3.3.1.Ước lượng kênh (channel estimation).
Base station cần CSI để phát hiện (detect) tín hiệu truyền từ user trong
uplink và precode tín hiệu trong downlink.

CSI thu được thơng qua uplink training. Mỗi user được gán một chuỗi
pilot trực giao, và gửi chuỗi pilot đến base station.
Base station biết tất cả các chuỗi pilot truyền từ user, và sau đó ước
lượng các kênh dựa trên các tín hiệu pilot nhận được.
1.4.3.3.2.Uplink Data Transmission.
Một phần của coherence interval được sử dụng cho việc truyền dữ liệu
uplink. Trong uplink, tất cả K user truyền dữ liệu của họ đến base station
trong cùng một tài nguyên tần số - thời gian (time frequency resource). Base
station sẽ sử dụng ước lượng kênh cùng với kỹ thuật linear combining để phát
hiện tín hiệu truyền từ tất cả user.
1.4.3.3.3.Downlink Data Transmission.
Trong downlink, base station truyền tín hiệu tới tất cả K user trong cùng
một tài nguyên thời gian – tần số. Cụ thê hơn base station sử dụng các ước
lượng kênh của nó kết hợp với các ký hiệu dành cho K user để tạo ra các tính
hiệu precoded sau đó đưa tới M anten.
1.4.3.4.Tại sao phải dùng Massive MIMO.
Nhu cầu thông tin di động, độ tin cây khi truyền thông cũng như mất độ
người dùng luôn tăng.
Massive MIMO có thể đáp ứng yêu cầu này. Hãy xem xét uplink
transmission (các đối số tương tự có thể được sử dụng cho downlink
transmission). Trong các điều kiện truyền sóng thuận lợi (các channel vector
giữa user và base station là trực giao từng đôi), tổng dung lượng của uplink
transmission là:


Công thức
Với: K là multiplexing gain, M là array gain
Chúng ta có thể thấy rằng, chúng ta có thể có được hiệu suất phổ và hiệu
quả năng lượng khi M và K lớn. Nếu khơng có bất kỳ sự gia tăng công suất
phát trên mỗi thiết bị đầu cuối, bằng cách tăng K và M, chúng ta có thể đồng

thời phục vụ nhiều người dùng hơn trong cùng một băng tần. Đồng thời thông
lượng (throughput) cho mỗi người dũng cũng tăng lên. Hơn nữa, bằng cách
tăng gấp đôi số lượng anten của base station, chúng ta có thể giảm cơng suất
phát 3dB, nhưng vẫn duy trì được chất lượng dịch vụ ban đầu.
Các độ lợi trên (multiplexing gain và array gain) thu được trong các điều
kiện truyền sóng thuận lợi và xử lý tối ưu tại base station. Trong Massive
MIMO, khi số lượng anten của base station lớn, do luật số lượng lớn (law of
large numbers), các kênh xem như tốt. Kết quả là linear processing gần như
tối ưu. Multiplexing gain và array gain có thể thu được bằng linear processing
đơn giản. Ngoài ra, bằng cách tăng số lượng anten của base station và số
lượng user, chúng ta sẽ đồng thời tăng thông lượng.
1.4.3.5.Thách thức của massive MIMO.
Bất chấp những lợi thế to lớn của Massive MIMO, vẫn còn nhiều vấn đề
cần phải giải quyết. Những thách thức chính của Massive MIMO liệt kệ như
sau:
1.4.3.5.1.“Ô nhiễm” pilot (pilot contamination)
Trong phần trước, chúng ta đã xem xét quá trình một cell được setup.
Tuy nhiên, trong mạng di động thực tế lại bao gồm nhiều cell. Do sự hạn chế
của dải tần số, nhiều tế bào phải chia sẻ cùng một nguồn tài nguyên thời gian
– tần số. Vì vậy thiết lập cho multi-cell nên được xem xét. Trong hệ thống
multi-cell, chúng ta không thể chỉ định các trình tự gán pilot trực giao cho tất
cả người dùng trong tất cả các cell, do hạn chế của khoảng cách liên kết kênh
(channel coherence interval). Các chuỗi pilot trực giao phải được tài sử dụng
từ các cell này đến các cell khác. Do đó, ước lượng kênh thu được trong một


cell có thể bị “ơ nhiễm” bởi việc truyền pilot của cell khác. Ảnh hưởng này
làm giảm hiệu năng của hệ thống và lạn hạn chế chủ yếu của Massive MIMO.
1.4.3.5.2.Môi trường truyền không thuận lợi.
Massive MIMO hoạt động tốt dưới các môi trường truyền thuận lợi. Tuy

nhiên, trong thực tế, có thể mơi trường tuyền mà các kênh khơng thuận lợi. Ví
dụ, trong mơi trường truyền mà số lượng các vật tán xạ (scatterers) là nhỏ so
với số người sử dụng, kênh xem như không thuận lợi. Một khả năng để giải
quyết vấn đề này là phân phối các anten base station trên một diện tích lớn.
1.5. Kết luận chương

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP BACKHAUL
TRUYỀN THỐNG
2.1. Tổng quan về Mobile Backhaul
2.2. Những thách thức của Mobile Backhaul
2.3 Lựa chọn công nghệ cho Mobile Backhaul
2.4 Thị phần và xu hướng của các giải pháp Backhaul
2.5 Kết luận chương

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP BACKHAUL VÀ TRUY NHẬP HỢP
NHẤT (IAB) CHO MẠNG DI ĐỘNG 5G
3.1 5G Backhaul.
3.2 Khái niệm 3GPP về truy cập tích hợp và Backhaul.
3.3 Kiến trúc IAB.


3.4 Truy cập tích hợp & Backhaul (IAB).
3.5 Các trường hợp sử dụng và các cân nhắc khi triển khai.
3.6 Phương pháp phân bổ tài nguyên IAB.
3.7 Điều chỉnh cấu trúc liên kết IAB, Quản lý định tuyến & Xử lý QoS.
3.8 Công nghệ mới nổi/trong tương lai.
3.9 Kết luận chương

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
A. Kết luận

Nêu các kết quả đã đạt được của đề tài.
B. Hướng phát triển của đề tài
Chỉ ra các hạn chế về nội dung cần khắc phục của đề tài để từ đó nêu các
hướng phát triển tiếp theo của đề tài.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
Tiếng Anh

[1] System architecture for the 5G System (5GS), Reference:

23.501. 2022.

[2] 5G PPP Architecture Working Group View on 5G Architecture, Version 3.0,
June 2019.
[3] Magnus Olsson, Catherine Mulligan, “5G Core Networks: Powering
Digitalization”, 2020.
[4] Network Protocols Handbook, Javvin Press (2007), 2019.
[5] Network slicing: a next generation 5G perspective, Prashant Subedi, 2021.


PHỤ LỤC
“Sắp phụ lục theo thứ tự các chương từ chương 1 đến hết nếu có”