Đề tài tìm hiểu về công nghệ 4g lte

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

MÔN: GIAO TIẾP MÁY TÍNH VÀ THU NHẬN DỮ LIỆU

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 4G LTE
GVHD : NGUYỄN QUỐC KHOA
SVTH : NGUYỄN DUY SANG
1020177

Năm học: 2013-2014

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 1


MỤC LỤC

I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.

Giới thiệu.................................................................2
Tổng quang về công nghệ LTE...............................2
LTE làm việc như thế nào?....................................3

Ưu điểm của công nghệ 4G LTE............................5
Triển vọng...............................................................5
Thực tiễn 4G ở Việt Nam.......................................6
Tại sao 4G hiện tại không phải 4G ‘Thực’..........7
So sánh LTE và Wimax.........................................7

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 2


I. Giới thiệu
• Trong xã hội ngày nay nhu cầu về trao đổi thông tin, truyền dữ liệu, các dịch
vụ trên thiết bị di động ngày càng cao.
• Các hệ thống thông tin di động 2G, 2,5G, 3G vẫn đang hoạt động khá trơn tru
và ngày càng phát triển với những thế mạnh của mình.
• Tuy nhiên chúng vẫn phần nào chưa đáp ứng được mong đợi của những
khách hàng có nhu cầu sử dụng truyền dữ liệu tốc độ cao.
• Hệ thống thống tin di động sử dụng công nghệ LTE được phát triển sẽ giải
quyết được những khó khăn trên.
II.Tổng quan về công nghệ LTE
• LTE (viết tắt của cụm từ Long Term Evolution, có nghĩa là Tiến hóa dài
hạn), công nghệ này được coi như công nghệ di động thế hệ thứ 4 (4G,
nhưng thực chất LTE mới chỉ được coi như 3,9G).
• 4G LTE là một chuẩn cho truyền thông không dây tốc độ dữ liệu cao dành
cho điện thoại di động và các thiết bị đầu cuối dữ liệu. Nó dựa trên các công
nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA, LTE nhờ sử dụng các kỹ thuật
điều chế mới và một loạt các giải pháp công nghệ khác như lập lịch phụ
thuộc kênh và thích nghi tốc độ dữ liệu, kỹ thuật đa anten để tăng dung lượng
và tốc độ dữ liệu.
• Các tiêu chuẩn của LTE được tổ chức 3GPP (Dự án đối tác thế hệ thứ 3) ban

hành và được quy định trong một loạt các chỉ tiêu kỹ thuật của Phiên bản 8
(Release 8), với những cải tiến nhỏ được mô tả trong Phiên bản 9.
• Công nghệ 4G chia ra hai "trường phái" là LTE và Wimax. Cũng giống như
Blu-Ray và HD DVD, giữa hai "trường phái" công nghệ di động này có một
cuộc chiến không tiếng súng diễn ra vô cùng ác liệt.
• Tuy nhiên, cuộc chiến này hiện đã bắt đầu ngã ngũ với chiến thắng nằm chắc
trong tay LTE.
• Dịch vụ LTE thương mại đầu tiên trên thế giới được hãng TeliaSonera giới
thiệu ở Oslo và Stockholm vào ngày 14/12/2009. LTE là hướng nâng cấp tự
nhiên cho các sóng mang với các mạng GSM/UMTS, nhưng ngay cả các nhà
mạng dựa trên công nghệ CDMA như Verizon Wireless và au by KDDI ở
Nhật cũng tuyên bố họ sẽ chuyển lên công nghệ LTE.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 3


III. LTE làm việc như thế nào?
• Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20Mhz
 Tải lên : 50 Mbps.
 Tải xuống : 100Mbps.
• Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1Mhz so
với mạng HSDPA Rel.6:
 Tải lên : gấp 2 đến 3 lần.
 Tải xuống : gấp 3 đến 4 lần.
• Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0-15 km/h. Vẫn hoạt
động tốt với tốc độ từ 15-120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao
di chuyển với tốc độ từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).
• Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút
ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30-100km thì không hạn chế.

• Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng tần 1.25Mhz, 1.6
Mhz, 10Mhz, 15Mhz và 20Mhz cả chiều lên và chiều xuống. Hỗ trợ cả hai
trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kĩ thuật mới được áp dụng, trong
đó nổi bật là kĩ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số
trực giao), kĩ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ngoài ra
hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP (all-IP Network), và hỗ trợ cả hai
chế độ FDD và TDD.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 4


BĂNG TẦN TRIỂN KHAI LTE
Công nghệ LTE phù hợp triển khai trên độ rộng băng tần trong phạm vi từ
1.25 MHz đến 20 MHz, hơn thế nữa, nó có thể hoạt động trong tất cả các băng
tần 3GPP theo cặp phổ tần hoặc không theo cặp phổ tần.

CÁC TÙY CHỌN NÂNG CẤP LÊN LTE

LTE cung cấp con đường tiến hóa cho các nhà khai thác triển khai tất cả các
công nghệ 3GPP và phi 3GPP. Song song với giao diện vô tuyến mới cấp cao
của nó, LTE yêu cầu sự tiến hóa từ các mạng chuyển mạch lai kênh/gói hiện
nay trở thành một môi trường đơn giản hóa, toàn IP. Dựa trên họ chuẩn
UMTS/HSPA, LTE sẽ tăng cường các khả năng của các công nghệ mạng tế
bào hiện tại để thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao của khách hàng có thói quen
với các dịch vụ băng rộng cố định. Như vậy, nó hợp nhất môi trường định
hướng thoại của các mạng di động hiện nay với các khả năng dịch vụ tập trung
số liệu cho Internet cố định.
Tìm hiểu công nghệ 4G LTE

Page 5


IV. Ưu điểm của công nghệ 4G LTE
• LTE cung cấp các tốc độ dữ liệu cao hơn cho cả đường lên và đường xuống.
• Ngoài làm tăng tốc độ số liệu thực LTE còn làm giảm trễ gói.
• Tăng cường giao diện không gian cho phép tăng tốc độ số liệu. LTE được
xác định trên mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới dựa trên công nghệ
OFDM cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên.
• Hiệu quả sử dụng phổ tần của OFDM được nâng cao nhờ sử dụng kỹ thuật
diều chế bậc cao 64QAM. Mã hóa turbo, mã hóa xoắn cùng các kỹ thuật vô
tuyến bổ sung như kỹ thuật MIMO kết quả là thông lượng trung bình tăng lên
7 lần so với HSPA.
• Môi trường toàn IP. LTE là sự chuyển dịch tới mạng lõi toàn IP với giao diện
mở và kiến trúc đơn giản hóa. Đây là bước chuyển đổi của 3GPP từ hệ thống
mạng lõi đang tồn tại kết hợp song song trước đó là chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói sang mạng lõi chỉ sử dụng chuyển mạch gói.
• Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần so với WCDMA.
• Độ rộng băng tần linh hoạt.
• Có thể cùng tồn tại với các chuẩn và hệ thống trước giúp giảm chi phí khi
triển khai.
V.

Triển vọng
• Trên thế giới đã có nhiều hãng viễn thông lớn triển khai hoạt động mạng
LTE. Mạng NTT DoCoMo của Nhật sẽ đi tiên phong khi đặt mục tiêu khai
trương dịch vụ vào năm 2009.
• Các mạng Verizon Wireless, Vodafone, China Mobile tuyên bố hợp tác thử
nghiệm LTE vào năm nay. Việc triển khai cơ sở hạ tầng cho LTE đã bắt đầu
nửa sau của năm 2009 và cung cấp dịch vụ vào năm 2010.

• Mạng Telstra của Úc gần đây cũng đã xác nhận phát triển theo hướng LTE.
Hãng TeliaSonera, nhà cung cấp lớn nhất cho thị trường Bắc Âu và vùng
Baltic cũng cam kết sẽ sử dụng công nghệ LTE cho các thị trường của mình.
• Ngày 11/6/2008, theo Financial Times, cổ phiếu của Nortel, nhà sản xuất
viễn thông nổi tiếng của Canada, đã tăng 13% khi hãng tuyên bố tập trung
các nỗ lực nghiên cứu không dây vào công nghệ LTE thay vì công nghệ đối
thủ Wimax.
• Vào ngày 19/12/2007, hãng Nokia Siemens Networks đã công bố thử nghiệm
thành công công nghệ LTE với tốc độ lên đến 173 Mb/s trong môi trƣờng đô
thị với nhiều thuê bao cùng lúc. Trên băng tần 2.6 Ghz với 20 Mhz băng
thông, tốc độ này đã vƣợt xa tốc độ yêu cầu là 100 Mbps.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 6


• Cuộc gọi thoại đầu tiên giữa 2 điện thoại LTE đã đƣợc trình diễn vào Hội
nghị Thế giới di động (Mobile World Congress) đƣợc tổ chức vào tháng
2/2008 tại Barcelona, Tây Ban Nha. Vào tháng 3 vừa qua, mạng NTT
DoCoMo đã thử nghiệm LTE đạt đến tốc độ 250 Mbps.
• Đầu tháng 10/2010, hãng viễn thông Ericsson Việt Nam đã phối hợp với cục
Tần số Vô tuyến điện của Bộ Thông tin và Truyền thông trình diễn công
nghệ LTE – công nghệ tiền 4G trước sự chứng kiến của Bộ cùng các mạng di
động Việt Nam.
• Đợt thử nghiệm vừa rồi diễn ra ở băng tần 2300 – 2400 Mhz. Kết thúc cuộc
thử nghiệm tốc độ đo được tốc độ tải xuống đạt 80 Mbps, tải lên đạt 20
Mbps. Vượt xa tốc độ truy nhập của ADSL hiện nay.
• Thuê bao LTE trên toàn cầu cũng đã được tăng ở mức ấn tượng, từ 75 triệu
trong tháng 12 năm 2012 lên 126 triệu vào tháng 6 năm 2013.

VI.

Thực tiễn 4G ở Việt Nam.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 7


• Hiện tại, như các bạn thấy trên tấm bản đồ phía trên, Việt Nam chúng ta đang
thuộc nhóm quốc gia có kế hoạch triển khai mạng LTE. Mặc dù nhiều nhà
mạng đang rục rịch thử nghiệm nhưng người dùng vẫn chưa nhận được một
thông tin chính thức nào.
• Theo một số nhận định của chuyên gia nước ngoài am hiểu về thị trường di
động của Việt nam, hiện tại 3G vẫn đang đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng dữ liệu
của người dùng, do đó các nhà mạng không có gì phải vội vàng. Khó có thể
nói được thời gian chính xác để triển khai 4G LTE tại nước nhà, nhưng với
tốc độ tăng trưởng chóng mặt của doanh số các thiết bị di động bán ra như
hiện nay thì tương lai về một mạng băng thông rộng không dây sẽ không còn
xa.
• Ngày 10/10/2010, trạm BTS công nghệ LTE đầu tiên không chỉ tại Việt Nam
mà còn trong khu vực các nước Đông Nam Á đã được lắp đặt hoàn thành
đúng vào dịp kỷ niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội. Trạm BTS công
nghệ LTE này được đặt tại Nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long,
Cầu giấy, Hà Nội.

VII.

Tại sao nói 4G hiện tại không phải 4G “Thực”

• Các cơ quan tiêu chuẩn viễn thông thương đặt ra tiêu chí “chính thức” của

dịch vụ 4G với một tốc độ rất “khủng” mà công nghệ của thế giới sẽ còn phải
mất nhiều năm nữa mới có thể đạt được mức đó.
• Nhưng các nhà kinh doanh và tiếp thị lại nghĩ rằng với tốc độ hiện nay, 4G
đã có thể tạo ra một bước nhảy vọt và xứng đáng được gọi là mạng không
dây “thế hệ kế tiếp”.
VIII. So sánh LTE và Wimax
• Về công nghệ, LTE và Wimax có một số khác biệt nhưng cũng có nhiều
điểm tương đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều
dùng kĩ thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đường
xuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối đầu được tăng tốc bằng kĩ thuật
OFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa phương tiện và video.
• Theo lý thuyết, chuẩn Wimax hiện tại (802.16e) cho tốc độ tải xuống tối đa
là 70Mbps, còn LTE dự kiến có thể cho tốc độ đến 300Mbps. Tuy nhiên, khi
LTE được triển khai ra thị trường có thể Wimax cũng sẽ được nâng cấp lên
chuẩn 802.16m (còn được gọi là Wimax 2.0) có tốc độ tương đương hoặc cao
hơn.
Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 8


• Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa 2 công
nghệ. WiMax dùng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple
Access – một biến thể của OFDM), còn LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA
(Single Carrier - Frequency Division Multiple Access).
• Về lý thuyết, SC-FDMA được thiết kế làm việc hiệu quả hơn và các thiết bị
đầu cuối tiêu thụ năng lượng thấp hơn OFDMA.
• TE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cả phương
thức TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency Division Duplex).
Ngược lại, WiMax hiện chỉ tương thích với TDD (theo một báo cáo được
công bố đầu năm nay, WiMax Forum đang làm việc với một phiên bản

Mobile WiMax tích hợp FDD). TDD truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 1
kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), còn FDD cho phép
truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt. Điều này có
nghĩa LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax.
• Tuy nhiên, sự khác biệt công nghệ không có ý nghĩa quyết định trong cuộc
chiến giữa WiMax và LTE.
• Hiện tại WiMax có lợi thế đi trước LTE: mạng WiMax đã được triển khai và
thiết bị WiMax cũng đã có mặt trên thị trường, còn LTE thì sớm nhất cũng
phải đến năm 2010 người dùng mới được trải nghiệm.
• Tuy nhiên LTE vẫn có lợi thế quan trọng so với WiMax. LTE được hiệp hội
các nhà khai thác GSM (GSM Association) chấp nhận là công nghệ băng
rộng di động tương lai của hệ di động hiện đang thống trị thị trường di động
toàn cầu với khoảng 2,5 tỉ thuê bao (theo Informa Telecoms & Media) và
trong 3 năm tới có thể chiếm thị phần đến 89% (theo Gartner).
• Hơn nữa, LTE cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có sẵn (tuy vẫn cần đầu
tư thêm thiết bị) trong khi WiMax phải xây dựng từ đầu.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 9


Bảng 2.1 : Tiến trình phát triển của các chuẩn 3GPP

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 10


Bảng 2.2 : LTE và Wimax
• Nhận thấy lợi thế của LTE, một số nhà khai thác mạng đã cân nhắc lại việc
triển khai WiMax và đã có nhà khai thác quyết định từ bỏ con đường WiMax

để chuyển sang LTE, đáng kể trong số đó có hai tên tuổi lớn nhất tại Mỹ là
AT&T và Verizon Wireless. Theo một khảo sát do RCR Wireless News và
Yankee Group thực hiện gần đây, có đến 56% nhà khai thác di động chọn
LTE, chỉ có 30% đi theo 802.16e. Khảo sát cho thấy các nhà khai thác di động
ở Bắc Mỹ và Tây Âu nghiêng về LTE, trong khi các nước mới phát triển (đặc
biệt là ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương) thì ủng hộ WiMax.
• Trong cuộc đua 4G, WiMax và LTE hiện là hai công nghệ sáng giá nhất. Liệu
hai công nghệ này có thể cùng tồn tại độc lập hay sẽ sát nhập thành một chuẩn
chung? Hiệu năng của WiMax và LTE tương đương nhau, do vậy việc quyết
định hiện nay phụ thuộc vào yếu tố sẵn sàng và khả năng thâm nhập thị
trường.

Tìm hiểu công nghệ 4G LTE
Page 11