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

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: Khóa:

viễn
thơng

Kỹ

2 59

thuật
Giáo viên hướng dẫn:

V
ũ
V
ă
n
H
u

y

T
Ê
N
Đ
Ề
T
À

ThS. Nguyễn Văn Khởi


T
Ố NỘI - 2022
HÀ
T
N
G
H
I
Ệ
P


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:

viễn

Khóa:

thơng

Kỹ

2 59

thuật
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 khơng 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 thông tin di động 5G và các công nghệ trong mạng thông
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 thông tin di động 5G và các công nghệ trong mạng thông
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

Dịch vụ của 5G
1.3.
Kiến trúc của 5G
1.4.

Công nghệ trong mạng di động 5G
1.4.1. Millimeter Waves
1.4.1.1. Tổng quan
1.4.1.2. Thách thức của sóng mm-Wave
1.4.1.3. Đặc tính kênh truyền trong mạng mmWave Cellular
1.4.2. Small cell
1.4.2.1. Tổng quan
1.4.2.2. Tại sao phải dùng small cell?
1.4.2.3. Các loại small cell và mô hình triển khai
1.4.3.Massive MIMO
1.4.3.1. Tổng quan
1.4.3.2. Massive MIMO là gì?
1.4.3.3. Massive MIMO hoạt động thế nào?
1.4.3.4. Tại sao phải dùng Massive MIMO
1.4.3.5. Thách thức của massive MIMO

12

1.2.

12
12
13
13
13
14
14
16
16
16

17
17
17
18
18
19
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
3
G
A

C
A
I
AICH

Từ đầy đủ
Third Generation Cellular

Tiếng
Việt
Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ ba

Admission Cotrol

Điều khiển cho phép

Acquistion Indicator

Chỉ thị bắt

Acquistion

Kênh chỉ thị bắt

Indication
A
-P
A
S
BER

BCH

Channel
Access Preamble

Tiền tố

Access Slot

Khe truy nhập

Bit Error Rate

Tỷ số bit lỗi

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 tồn 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 công 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 công 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
300 GHz

wave, còn được gọi là dải tần số siêu cao, là dải tần số từ 30 đến


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 khơng cao. Vì thế tiềm năng của
sóng mmWave mang lại là rất lớn nhưng trở ngại cũng không 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 khơng có suy hao do phần cứng. Suy
hao trong không 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
thông 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 đốn, có thể phù hợp tốt, đặc
biệt cho các hệ thống mmWave.
Cơng thức
Trong đó:
() l λ t là hệ số liên hợp phức của Lt()
là số MPCs
pt() độ tăng của xung
() l τ t độ trễ tương đối của MPC
ψ ()t là AoA tại BS


( ) l Ω 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-of- sight)
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 millimeterwave 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 mơ 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 phòng 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
khơng làm gia tăng chi phí ước lượng kênh. Hơn nữa, xử lý tín hiệu ở mỗi người
dùng rất đơn giản và không 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 ln tăng.

Massive MIMO có thể đáp ứng u 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 multicell, 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.