Nghiên cứu công nghệ và ứng dụng 3GGPP LTE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------LÊ HỒNG GIANG

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ ỨNG DỤNG LTE

Chuyên ngành :

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. PGS, TS: PHAN HỮU HUÂN

Hà Nội – Năm 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu này là do Học viên biên soạn, mọi thông
tin, số liệu trình bày trong luận văn là trung thực và chưa ai công bố.
Học viên thực hiện

Lê Hồng Giang

i


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................................................. i

MỤC LỤC ............................................................................................................................................................. ii
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................................... iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................................................ xi
Chương1: TỔNG QUAN MỤC TIÊU THIẾT KẾ HỆ THỐNG LTE .......................................................... 1
1. Mở đầu........................................................................................................................................................... 1
2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật LTE......................................................................................................................... 1
2.1 Các khả năng .......................................................................................................................................... 1
2.2 Hiệu năng hệ thống................................................................................................................................. 3
2.3 Các vấn đề liên quan đến triển khai. ...................................................................................................... 4
2.4. Kiến trúc và chuyển dịch....................................................................................................................... 7
2.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến. ................................................................................................................. 9
2.6. Mức độ phức tạp.................................................................................................................................. 10
2.7. Các vấn đề chung ................................................................................................................................ 10
3. Các mục tiêu thiết kế SAE. ......................................................................................................................... 10
3.1 Khả năng hoạt động của SAE. ............................................................................................................. 11
3.2 Khả năng chuyển mạng:....................................................................................................................... 11
3.3 Yêu cầu hiệu năng. ............................................................................................................................... 11
3.4 Yêu cầu SAE đến các dịch vụ. ............................................................................................................. 11
3.5 Yều cầu về QoS. ................................................................................................................................... 12
3.7 Yêu cầu tính cước................................................................................................................................. 12
Chương 2: TRUY NHÂP VÔ TUYẾN, KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN VÀ LỚP VẬT LÝ
TRONG LTE. ..................................................................................................................................................... 14
1. Truy nhập vô tuyến LTE. ............................................................................................................................ 14
1.1. Tổng quan truy nhập vô tuyến LTE.................................................................................................... 14
1.2. Lập biểu phụ thuộc kênh và thích ứng tốc độ..................................................................................... 15
1.3. HARQ với kết hợp mềm ..................................................................................................................... 18
1.4. Hỗ trợ đa anten. ................................................................................................................................... 18
1.5. Hỗ trợ quảng bá và đa phương............................................................................................................ 19

1.6. Linh hoạt phổ....................................................................................................................................... 20
2. Kiến trúc giao thức LTE. ............................................................................................................................ 22
2.1. Tổng quan kiến trúc giao thức LTE cho DL....................................................................................... 22
2.2. Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC):................................................................................................... 24
2.3. Điều khiển truy nhập môi trường (MAC)........................................................................................... 25
2.4. Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt (HARQ)...................................................................................... 31
2.5. Cấu trúc và xử lý lớp MAC:................................................................................................................ 33
2.6 Luồng số liệu. ....................................................................................................................................... 37
3. Lớp vật lý..................................................................................................................................................... 38
3.1. Cấu trúc tổng thể miền thời gian......................................................................................................... 38
3.2. Sơ đồ truyền dẫn DL LTE................................................................................................................... 40
3.3 Sơ đồ truyền dẫn UL trong LTE .......................................................................................................... 57
Chương 3: CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP LTE, PHÁT TRIỂN KIẾN TRÚC HỆ THỐNG SAE ......... 69
1. Các thủ tục truy nhập LTE. ......................................................................................................................... 69
1.1 Tìm ô:.................................................................................................................................................... 69
1.2 Truy nhập ngẫu nhiên........................................................................................................................... 74
1.3 Tìm gọi.................................................................................................................................................. 79
2. Phát triển kiến trúc hệ thống - SAE ............................................................................................................ 80

ii


2.1 Mở đầu:................................................................................................................................................. 80
2.2 Chức năng mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi ............................................................................... 81
2.3 Mạng truy nhập vô tuyến LTE ............................................................................................................. 84
2.4 Cấu trúc mạng lõi. ................................................................................................................................ 92
2.4.2 Mạng lõi “SAE” (Lõi gói phát triển – EPC)..................................................................................... 97
Chương 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG VÀ QŨY ĐƯỜNG TRUYỀN LTE ............................................... 102
1. Đánh giá hiệu năng.................................................................................................................................... 102
1.1. Giới thiệu chung. ............................................................................................................................... 102

1.2. Hiệu năng từ góc độ người sử dụng.................................................................................................. 103
1.3. Hiệu năng từ góc độ nhà khai thác:................................................................................................... 105
1.4. Cấu hình và các tiêu chí thực hiện mô phỏng để đánh giá ............................................................... 106
2. Đánh giá hiệu năng của phát ..................................................................................................................... 108
2.1 Mở đầu:............................................................................................................................................... 108
2.2 Các mô hình và các giả thiết .............................................................................................................. 108
2.3 Các giá trị hiệu năng đối với LTE sử dụng sóng mang 5 MHZ FDD............................................... 111
3. Đánh giá LTE trong 3 GPP dựa trên mô hình động ................................................................................. 114
3.1 Các yêu cầu hiệu năng của LTE......................................................................................................... 114
3.2 Đánh giá hiệu năng LTE .................................................................................................................... 115
3.3 Hiệu năng LTE với sóng mang FDD băng thông 20MHZ................................................................ 116
KẾT LUẬN CHUNG ....................................................................................................................................... 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................................... 119

iii


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 trường viễn thông di động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và
triển khai các hệ thống thông tin băng rộng mới trong tương 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 trường viễn thông càng mở rộng càng thể hiện
rõ những hạn chế về dung lượng 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 như WCDMA hay HSPA là một tất yếu để có thể đáp ứng được
nhu cầu truy cập dữ liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng thông rộng
của người sử dụng.
Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 3G hay 3.5G mới bắt đầu phát

triển ở Việt Nam cũng như trên thế giới, nhưng các nhà khai thác trong nước đã
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 LTE (Long
Term Evolution) đang chuẩn bị được các nhà khai thác ở Việt Nam thử nghiệm.
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 LTE đã đến rất gần. Trước đây, muốn
truy cập dữ liệu, bạn phải cần có 1 đường dây cố định để kết nối. Công nghệ 3G ra
đời cho phép bạn kết nối với tốc độ đa 2Mbps (UL) và 10Mbps (DL). Trong tương
lai không xa với LTE, bạn có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọi lúc mọi nơi trong
khi vẫn di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, 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 4 (4G) mang lại.

iv


Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G đang được kỳ
vọng sẽ tạo ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay.
Xuất phát từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình
là: “Nghiên cứu công nghệ và ứng dụng LTE”. Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng
quan về công nghệ LTE cũng như là những kỹ thuật và thành phần được sử dụng
trong công nghệ này qua đó cũng nêu một số cải tiến và ứng dụng của LTE so với
các thế hệ trước nó.
Đề tài của em bao gồm 4 chương:
ϖ Chương 1 Tổng quan mục tiêu thiết kế hệ thống LTE
ϖ Chương 2 Giao diện vô tuyến, kiến trúc truy nhập vô tuyến và lớp vật lý
trong hệ thống LTE
ϖ Chương 3 Các thủ tục truy nhập LTE; phát triển kiến trúc hệ thống SAE
ϖ Chương 4 Đánh giá hiệu năng và quỹ đường truyền LTE

Do LTE là công nghệ vẫn đang trong quá trình thử nghiệm phát triển và
hoàn thiện cũng như là do những giới hạn về kiến thức của người trình bày nên
đồ án này chưa đề cập được hết các vấn đề của công nghệ LTE và không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các
bạn.
Trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của P.GS, TS: Phan Hữu Huân và các thày
cô giáo đã hướng dẫn em hoàn thiện đồ án này.
Học viên thực hiện

Lê Hồng Giang

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
3GPP

Third Generation Partnership Project

Tổ chức chuẩn hóa mạng di
động thế hệ thứ 3

ACK

Acknowledgement (In ARQ Protocols)

Báo nhận (trong giao thức
ARQ)

ARQ

Automatic Repeat- Request

Yêu cầu lặp lại tự động

BCCH
BCH

Broadcast Control Channel
Broadcast Channel

Kênh điều khiển quảng bá
Kênh quảng bá

BM-SC

Broadcast/Multicast Service Center

Trung tâm dịch vụ
broadcast/multicast

BPSK
BTC

Binary Phase-Shift Keying
Block Turbo Code

Khóa dịch pha nhị phân
Mã turbo khối

CDMA

Code Division Multiple Access

CN
CP

Core Network
Cyclic Prefix
Continuous Packet Connectivity

Đa truy nhập phân chia theo
mã
Mạng lõi
Tiền tố tuần hoàn

CPC

Khả năng kết nối gói liên tục

DL-SCH

Channel Quality Indicator
Cyclic Redundancy Check
Dedicated Control Channel
Dedicated Channel
Discrete Fourier Transform
Downlink
Downlink Shared Channel

DPCCH

Dedicated Physical Control Channel

Kênh điều khiển vật lý dành
riêng

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý dành riêng

DPDCH

Dedicated Physical Data Channel

Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DTCH

Dedicated Traffic Channel

Kênh lưu lượng dành riêng

E-DCH
eNodeB
EPC

Kênh dành riêng nâng cao

NodeB E-UTRAN
Lõi gói cải tiến

FDD

Enhanced Dedicated Channel
E-UTRAN NodeB
Evolved Packet Core
Frequency Division Duplex

FDM

Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần
số

FDMA

Frequency Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo

CQI
CRC
DCCH
DCH
DFT
DL

Chỉ thị chất lượng kênh truyền
Kiểm tra tính dư tuần hoàn
Kênh điều khiển dành riêng
Kênh dành riêng
Biến đổi fourier rời rạc
Đường xuống
Kênh chia sẻ đường xuống

vi

Song công phân chia theo t/số


tần số
Biến đổi fourier nhanh

FFT

Fast Fourier Transform

GERAN

GSM EDGE RAN

GPRS

General Packet Radio Services

GSM
HARQ

HLR

Global Sytem For Mobile
Communications
Hybrid ARQ
Home Location Register

HS-DSCH

High-Speed Downlink Shared Channel

Kênh chia sẻ đường xuống tốc
độ cao

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access

Truy nhập gói đường xuống
tốc độ cao

HSPA

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

HSUPA

High Speed Uplink Packet Access

Truy nhập gói đường lên tốc
độ cao

IMS

IP Multimedia Subsystem

IR
LTE

Incremental Redundancy
Long Term Evolution

MAC

Medium Access Control

Hệ thống con đa truyền thông
IP
Sự dư thừa gia tăng
Sự phát triển dài hạn
Điều khiển truy nhập môi
trường

MBMS

Multimedia Broadcast/Multicast
Service

Broadcast đa truyền
thông/dịch vụ multicast

MIMO

Multiple Input Multiple Ouput

MSC

Mobile Switching Center

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra
Trung tâm chuyển mạch di
động

NAK
NodeB
OFDM
OFDMA
PCCH
PCH
PCI
PDCCH

Mạng truy nhập vô tuyến
GSM EDGE

Negative Acknowledgement (In
ARQ Protocols)
NodeB, a logical node handling

transmission/reception in multiple
cells
Orthogonal Frequency
Division Multiplexing
Orthogonal Frequency
Division Multiple Access
Paging Control Channel
Paging Channel
Pre-coding Control Indication
Physical Downlink Control Channel
vii

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
Hệ thống truyền thông di
động toàn cầu
ARQ hỗn hợp
Thanh ghi định vị thường trú

Báo nhận thất bại (trong giao
thức ARQ)
Một node logic điều khiển
việc phát và thu trong nhiều tế
bào.
Ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao
Đa truy nhập phân chia
theo tần số trực giao
Kênh điều khiển tìm gọi
Kênh tìm gọi
Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa

Kênh điều khiển đường xuống


vật lý
PDCP

Packet Data Convergence Protocol

Giao thức hội tụ dữ liệu gói

PDSCH

Physical Downlink Shared Channel

PDU
PHY
QAM

Protocol Data Unit
Physical layer
Quadrature Amplitude Modulation

Kênh chia sẻ đường xuống vật
lý
Đơn vị dữ liệu giao thức
Lớp vật lý

QPSK
RAN
RB

RLC

Quadrature Phase Shift Keying
Radio Access Network
Resource Block
Radio Link Protocol

Khóa dịch pha cầu phương
Mạng truy nhập vô tuyến
Khối tài nguyên
Giao thức liên kết vô tuyến

RNC

Radio Network Controller

RRC

Radio Resource Control

Khối điều khiển mạng vô
tuyến
Điều khiển tài nguyên vô
tuyến

RSN
SC-FDMA
SIR
SNR
TDD

Retransmission Sequence Number
Single Carrier FDMA
Signal To Interference Ratio
Signal To Noise Ratio
Time Division Duplex

TDM

Time Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo thời
gian

TDSCDMA

Time Division- Synchronous Code
Division Multiple Access

TF

Transport Format

Đa truy nhập phân chia theo
mã đồng bộ, phân chia theo
thời gian
Định dạng truyền tải

TFC

Transport FormatCombination

Sự kết hợp định dạng truyền
tải

TM

Transparent Mode (RLC
Configuration)

TTI

Transmission Time Interval

Chế độ trong suốt (cấu hình
RLC)
Khoảng thời gian truyền dẫn

UL
UL-SCH

Uplink
Uplink Shared Channel
Universal Terrestrial Radio Access
Network
Wideband Code Division Multiple
Access
Voice Over IP

UTRAN

WCDMA
VoIP

viii

Điều chế biên độ cầu phương

Số thứ tự truyền lại
FDMA đơn sóng mang
Hệ số tín hiệu trên nhiễu
Hệ số tín hiệu trên tạp âm
Song công phân chia thời gian

Đường lên
Kênh chia sẻ đường lên
Mạng truy nhập vô tuyến mặt
đất toàn cầu
Đa truy nhập băng rộng phân
chia theo mã
Thoại qua IP


DANH MỤC HÌNH VẼ
H.1.1: Cấp pháp phổ băng “lõi” IMT – 2000 tại 2GHz.........................................................6
H.1.2: Thí dụ về quá trình dịch chuyển phổ ..........................................................................6
H.1. 3: Phân chia chức năng giữa mạng truy nhập và mạng lõi. ...........................................8
H.1.4: Kiến trúc SEA với các cổng kết hợp.........................................................................13
H.2.1: Lập biểu phụ thuộc kênh DL trong miền thời gian và miền tần số. .........................16
H.2.3: FDD và TDD ............................................................................................................21
H.2.4: Kiến trúc giao thức LTE DL.....................................................................................22

H.2.5: Phân đoạn và móc nối RLC ......................................................................................25
H.2.6: Thí dụ về sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải.........................................27
H.2.7: Chọn khuôn dạng truyền tải DL và UL ....................................................................30
H.2.8: Giao thức HARQ đồng bộ và không đồng bộ. .........................................................31
H.2.9: Nhiều xử lý HARQ ...................................................................................................32
H.2.10: Mô hình đơn giản cấu trúc và xử lý vật lý cho DL-SCH........................................34
H.2.11: mô tả xử lý lớp vật lý ở dạng đơn giản cho UL-SCH.............................................35
H.2.13: Thí dụ về quá trình chuyển luồng số liệu................................................................38
H.2.14: Cấu trúc miền thời gian của LTE............................................................................39
H.2.15: Các thí dụ về ấn định các khung con DL/UL trong trường hợp .............................39
H.2.16: Tài nguyên vật lý DL của LTE ...............................................................................40
H.2.17: Cấu trúc miền thời gian – tần số trong DL của LTE. .............................................42
H.2.18: cho thấy cấu trúc miền thời gian cho truyền dẫn DL của LTE...............................43
H.2.19: Mô tả các khối tài nguyên: bình thường và mở rộng..............................................44
H.2.22: Xử lý khối truyền tải DL.........................................................................................45
H.2.23: Tính toán và chèn CRC DL vào khối truyền tải. ....................................................46
H.2.24: Bộ mã hóa turbo......................................................................................................47
H.2.26: Điều biến số liệu chuyển đổi n bit vào n/2 ký hiệu điều biến phức........................49
H.2.27: Sắp xếp khối tài nguyên DL ...................................................................................49
H.2.28: Chuỗi xử lý cho báo hiệu điều khiển DL L1/L2.....................................................51
H.2.29: Lưới thời gian-tần số của LTE................................................................................51
H.2.30: Các phần tử kênh điều khiển và các ứng cử kênh điều khiển.................................52
H.2.31: Sắp xếp anten LTE..................................................................................................53
H.2.32: Mã hóa khối không gian – tần số (SFB) .................................................................54
H.2.33: Tạo búp trong chương trình khung đa anten LTE ..................................................54
H.2.34: Ghép kênh không gian trong chương trình khung LTE (NL=3, NA=4) ..................55
H.2.35: Các tín hiệu tham khảo MBSFN.............................................................................57
H.2.36: Cấu trúc cơ sở của truyền dẫn DFTS – OFDM hay SC-FDMA.............................58

ix

H.2.37: cấu trúc miền tần số UL của LTE ...........................................................................58
H.2.38: Khung con LTE UL và cấu trúc khe.......................................................................59
H.2.39: Ấn định tài nguyên UL LTE ...................................................................................60
H.2.40: Nhẩy tần UL LTE. ..................................................................................................60
H.2.41: Các tín hiệu tham khảo UL được chèn vào khối thứ tư của từng khe UL ..............61
H.2.42: Tạo tín hiệu tham khảo miền tần số ........................................................................62
H.2.43: Xử lý kênh truyền tải UL LTE................................................................................63
H.2.44: Ghép số liệu và tín hiệu điều khiển UL L1/L2 .......................................................65
H.2.45: Cấu trúc tài nguyên sử dụng băng thông ................................................................66
H.2.46: Định thời phát trước UL. ........................................................................................67
H.3.1: Các tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp với giả thiết độ dài CD bình thường. .........70
H.3.2: Tạo tín hiệu đồng bộ trong miền tần số. ...................................................................73
H.3.3: Tổng quan thủ tục truy nhập ngẫu nhiên LTE ..........................................................75
H.3.4: Minh họa nguyên lý truyền dẫn tiền tố ngẫu nhiên ..................................................76
H.3.5:Định thời tiền tố tại eNodeBu....................................................................................77
H.3.6: Tạo tiền tố truy nhập ngẫu nhiên ..............................................................................78
H.3.8: Mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi trong LTE ....................................................81
H.3.9: Cấu hình truyền tải ảnh hưởng đến việc ấn định chức năng.....................................85
H.3.10: Mạng truy nhập vô tuyến WCDMA/HSPA: Các nút và các giao diện...................86
H.3.11: Các vai trò của RNC ...............................................................................................88
H.3.12: Mạng truy nhập LTE: các nút và giao diện ............................................................91
H.3.13: Tổng quan mạng lõi GSM và WCDMA/ HSPA.....................................................93
H.3.14: Chuyển mạng trong WCDMA/ HSPA...................................................................96
H.3.15: Tổng quan mạng lõi SAE (trên hình vẽ đã được đơn giản) ....................................98
H.3.16: WCDMA/HSPA nối đến LTE/SAE .....................................................................100
H.3.17: Kiến trúc mô hình LTE/ SAE theo TR.23.822 .....................................................101
H.4.1: Luồng dữ liệu thông tin ..........................................................................................104
H.4.2 Thông lượng người sử dụng DL (truyền sóng thành phố điển hình) .......................111

H.4.3 Thông lượng người sử dụng DL (truyền sóng người đi bộ A) ................................112
H.4.4 Thông lượng người sử dụng UL (truyền sóng thành phố điển hình) .......................113
H.4.5 Thông lượng người sử dụng UL vụ (truyền sóng người đi bộ A) ...........................113
H.4.6 Thông lượng trung bình người sử dụng ...................................................................117

x


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các yêu cầu thông lượng của người sử dụng và hiệu suất sử dụng phổ tần. ...........3
Bảng 2: Các yêu cầu thời gian gián đoạn: LTE – GSM, LTE – WCDMA. ..........................5
Bảng 4. Phân chia chức năng RAN và CN ..........................................................................82
Bảng 5. Liệt kê các chức năng LTE RAN và mạng lõi LTE ...............................................83
Bảng 5: Tập các trường hợp tối thiểu mô phỏng WCDMA/HSPA và LTE......................106
Bảng 6: Các thông số tham khảo để mô phỏng hệ thống ô vĩ mô. ....................................107
Bảng 7: Các mô hình và giả thiết cho đánh giá .................................................................108
Bảng 8. Các giả thiết cho các kết quả trên H.6..................................................................117

xi


Chương 1
TỔNG QUAN MỤC TIÊU THIẾT KẾ HỆ THỐNG LTE
1. Mở đầu.
Như trong nhiều tài liệu, HSPA là phát triển của 3G WCDMA được xây dựng trên
cấu trúc cơ sở của CDMA cùng với yêu cầu chế độ tương thích đế các mạng hiện
đang triển khai song song với phát triển HSPA, 3GPP cũng đưa một công nghệ vô
tuyến mới được gọi là LTE (Long Term Evolution). Mục tiêu của LTE là sử dụng
các khả năng phổ phức tạp hơn và yêu cầu tương thích ngược cũng ít hơn. Như vậy
phát triển 3G đi theo hai hướng song song để phát triển truy nhập vô tuyến và cả hai

hướng đều có những tính chất riêng - Quan hệ giữa HSPA và LTE.
Để hỗ trợ các khả năng số liệu gói mới mà các giao diện vô tuyến của LTE cung
cấp, một mạng lõi phát triển mới cũng được nghiên cứu. Việc miêu tả mạng lõi này
được gọi là kiến trúc hệ thống - SAE (System Architecture Evolution).
Mục tiêu cơ bản của chương này nhằm trình bày các chỉ tiêu cơ bản trong thiết kế
LTE và SAE, vì vậy nội dung chính cũng tập trung trình bày hai nội dung: Các mục
tiêu xây dựng LTE và SAE.

2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật LTE.
Vào đầu năm 2005, 3GPP đã đặt ra các tiêu chí, các yêu cầu và các bộ tiêu chuẩn
cho LTE. Các thông tin này đã được ghi trong chuẩn 3GPP TR 25.91 và được chia
thành bảy nhóm vấn đề khác nhau: Các khả năng, hiệu năng của hệ thống, các khía
cạnh liên quan đến việc triển khai, kiến trúc và phát triển, quản lý tài nguyên vô
tuyến, mức độ phức tạp, các khía cạnh chung.
Ta sẽ lần lượt xem xét từng vấn đề nêu trên:
2.1 Các khả năng
+ Yêu cầu về tốc độ:
Yêu cầu tốc độ số liệu đỉnh của đường xuống và đường lên là 100Mbps và 50
Mbps, khi làm việc ở trong băng thông 20MHz, nghĩa là ta có thể biểu diễn yêu cầu
này là 5bit/s/Hz cho đường xuống và 2,5 bit/s/Hz cho đường lên. LTE hỗ trợ cho cả
FDD và TDD: trong trường hợp TDD, cả DL và UL đều sử dụng chung một băng
tần, vì thế không thể đáp ứng đồng thời yêu cầu tốc độ đỉnh; đối với FDD, DL và
1


UL sử dụng 2 băng tần khác nhau và vì thế đồng thời phát và thu đạt được tốc độ số
liệu tối đa.
+ Yêu cầu về trễ:
Yêu cầu trễ được chia thành các yêu cầu cho mặt phẳng điều khiển và các yêu cầu
cho mặt phẳng người sử dụng. Các yêu cầu cho điều khiển đề cập đến trễ để chuyển

từ các trạng thái không tích cực khác nhau của thiết bị đầu cuối vào trạng thái tích
cực khi đầu cuối có thể phát hoặc thu số liệu. Có 2 số đo như sau:
- Số đo được biểu thị như thời gian chuyển từ trạng thái rỗi (trạng thái rỗi trong R6
là trạng thái trong đó mạng truy nhập vô tuyến không biết UE và nó không có
context, ngữ cảnh của UE cũng như không ấn định tài nguyên cho UE. UE có thể
“nghỉ” và định kỳ “thức giấc” để nghe các thông tin từ mạng trong các đoạn thời
gian quy định, yêu cầu này là 100ms.
- Số đo khác biểu thị thời gian chuyển từ trạng thái Dormant (trạng thái CELL –
PCH trong R6, trong thạng thái này mạng truy nhập vô tuyến biết UE và biết nó
đang ở ô nào nhưng không ấn định tài nguyên cho nó. UE sẽ định kỳ cập nhật thông
tin từ mạng trong các đoạn thời gian nhất định), yêu cầu này là 50ms.
+ Yêu cầu mặt phẳng người sử dụng:
Yêu cầu trễ mặt phẳng người sử dụng được biểu diễn như là thời gian cần thiết để
phát một gói IP nhỏ từ đầu cuối đến node biên của mạng truy nhập vô tuyến (RAN)
hoặc ngược lại tại lớp IP. Thời gian truyền dẫn một chiều không vượt quá 5ms trong
một mạng không tải, nghĩa là không có hoạt động đầu cuối khác trong ô. Đối với cả
2 yêu cầu trễ chế độ ngủ và báo hiệu không phải RAN được loại trừ.
+ Yêu cầu hỗ trợ đầu cuối di động.
Một yêu cầu bổ sung đối với yêu cầu trễ mặt phẳng điều khiển là LTE phải hỗ trợ ít
nhất 200 đầu cuối di động trong trạng thái tích cực cho băng thông 5Mhz, và đối với
băng thông rộng hơn 5Mhz thì hỗ trợ ít nhất 400 đầu cuối di động. Trong các thông
tin trên không thấy công bố số đầu cuối không tích cực, nhưng chắc chắn phải cao
hơn nhiều.

2


2.2 Hiệu năng hệ thống.
Các mục tiêu thiết kế hiệu năng của hệ thống của LTE đề cập đến thông lượng của
người sử dụng, hiệu suất sử dụng phổ tần, vùng phủ và MBMS tăng cường hơn.

Về cơ bản, các yêu cầu hiệu năng của LTE được biểu diễn tương đối so với hệ
thống tham khảo sử dụng R6 HSPA. Đối với trạm gốc, giả thiết là một anten phát
và 2 anten thu, đồng thời đầu cuối là một anten phát và 2 anten thu. Cần lưu ý rằng,
trong mô hình tham khảo một số tính năng tiên tiến của HSPA không được đưa ra,
vì thế đầu cuối trong hệ thống tham khảo có 2 anten thu, một máy thu RAKE đơn
giản, ghép kênh không gian không có trong hệ thống tham khảo.
Yêu cầu thông lượng người sử dụng của LTE được đặc tả ở hai điểm: Vùng phủ và
5% của phân bố nguời sử dụng (95% người sử dụng có hiệu năng tốt hơn). Mục tiêu
hiệu suất sử dụng phổ tần cũng được đặc tả, trong đó hiệu suất sử dụng phổ tần
được định nghĩa như là thông lượng hệ thống trong ô được đo bằng bit/s/MHz.
Bảng 1 cho mục tiêu các yêu cầu thiết kế nói trên.
Bảng 1: Các yêu cầu thông lượng của người sử dụng và hiệu suất sử dụng phổ tần.
Mục tiêu DL so với
Mục tiêu UL so với
Số đo hiệu năng
HSDPA Rel.6
HSUPA Rel.6
Thông lượng trung bình của
3x ~ 4x
2x ~ 3x
người sử dụng / MHz
Thông lượng tại biên ô của người
2x ~ 3x
2x ~ 3x
sử dụng / MHz , 5%
Hiệu suất sử dụng phổ tần
3x ~ 4x
2x ~ 3x
(bit/s/Hz/ô)
Các yêu cầu về tính di động tập trung lên tốc độ của các đầu cuối di động. Mục tiêu

đề ra phải đạt hiệu năng cực đại tại các tốc độ thấp của đầu cuối di động 0 – 15
km/h, hiệu năng có thể giảm một chút tại các đầu cuối có tốc độ cao hơn. Đối với
các tốc độ lên trên 120km/h LTE phải đảm bảo hiệu năng cao để duy trì kết nối trên
toàn mạng tổ ong. Hệ thống LTE có thể quản lý tốc độ di động đến 350km/h, thậm
chí lên đến 500km/h phụ thuộc vào băng tần. LTE phải đảm bảo dịch vụ thoại
ngang bằng với WCDMA/HSPA.
Các yêu cầu về vùng phủ tập trung lên bán kính ô, nghĩa là khoảng cách cực đại từ
trạm đến một thiết bị đầu cuối trong ô. Yêu cầu với các kịch bản không bị giới hạn
3


nhiều là phải đáp ứng các yêu cầu về thông lượng của người sử dụng, hiệu suất sử
dụng của phổ tần và di động cho các ô bán kính 5km. Đối với các ô có vùng phủ
đến 30km, cho phép giảm nhẹ thông lượng và cho phép giảm khá lớn hiệu suất sử
dụng phổ, tuy nhiên vẫn phải đáp ứng tính di động. Tiêu chuẩn cũng không được
cản trở các vùng phủ lên đến 100km, tuy nhiên các yêu cầu về hiệu năng trong
trường hợp này không thấy công bố.
Các yêu cầu MBMS tăng cường đề cập đến chế độ quảng bá và chế độ phát đơn
phương.
Tổng quát, LTE phải đảm bảo các dịch vụ MBMS tốt hơn các dịch vụ này mà R6
cung cấp. Yêu cầu cho trường hợp quảng bá là hiệu suất sử dụng phổ tần 1 bit/s/Hz
tương đương với 16 kênh TV, trong đó kênh sử dụng 300kbps trong băng thông
5MHz. Ngoài ra phải có thể cung cấp dịch vụ MBMS như là dịch vụ duy nhất trên
một sóng mang, đồng thời cũng có thể cung cấp dịch vụ này trộn tần với các dịch vụ
khác không phải MBMS. Tất nhiên chuẩn LTE phải đảm bảo cung cấp đồng thời
các dịch vụ thoại và MBMS.
2.3 Các vấn đề liên quan đến triển khai.
Liên quan đến triển khai, có các yêu cầu: các kịch bản triển khai, tính linh hoạt phổ
tần, triển khai phổ và đồng tồn tại cũng như tương tác với các công nghệ truy nhập
vô tuyến của 3GPP khác, ví dụ như GSM, WCDMA, HSPA.

+ Các yêu cầu về kịch bản triển khai:
Yêu cầu này bao gồm cả trường hợp hệ thống LTE được triển khai độc lập lẫn
trường hợp nó được triển khai cùng với WCDMA/HSPA và GSM. Như vậy, trong
thực tế yêu cầu này không giới hạn các tiêu chí thiết kế.
+ Yêu cầu đồng tồn tại và tương tác với với các hệ thống 3GPP khác.
Sự đồng tồn tại và tương tác với các hệ thống 3GPP khác và các yêu cầu tương ứng
đã đặt ra yêu cầu về tính di động giữa LTE và GSM, giữa LTE và WCDMA/HSPA
cho các đầu cuối hỗ trợ các công nghệ này. Bảng 2 liệt kê các yêu cầu về gián đoạn
cho phép.

4


Cực đại trên đường truyền vô tuyến khi chuyển sang hai công nghệ truy nhập khác
nhau, cho dịch vụ phi thời gian thực và thời gian thực. Cần lưu ý rằng, các yêu cầu
này là rất lỏng đối với thời gian gián đoạn chuyển giao và có thể kỳ vọng là các giá
trị này tốt hơn nhiều trong các triển khai thực tế.
Bảng 2: Các yêu cầu thời gian gián đoạn: LTE – GSM, LTE – WCDMA.
Quan hệ
Phi thời gian thực / ms
Thời gian thực / ms
LTE sang WCDMA
500
300
LTE sang GSM
500
300
Đồng tồn tại và tương tác cũng đề cập đến chuyển mạch lưu lượng. Truyền đa
phương được LTE cung cấp theo kiểu quảng bá đến lưu lượng đơn phương được
GSM hoặc WCDMA cung cấp, về vấn đề này không có tiêu chuẩn cụ thể nào được

công bố.
+ Các yêu cầu về tính linh hoạt phổ và triển khai cơ sở đối với các yêu cầu về tính
linh hoạt phổ là đòi hỏi hệ thống LTE được triển khai trong các băng tần đã có của
IMT-2000, nghĩa là sự đồng tồn tại giữa các hệ thống đã triển khai trong các băng
tần này bao gồm GSM, WCDMA/HSPA.
Yêu cầu tính linh hoạt phổ của LTE là phải có khả năng triển khai truy nhập vô
tuyến dựa trên LTE trong cả các ấn định băng kép và băng đơn, nói một cách cụ thể
là LTE phải hỗ trợ cả ghép song công phân chia theo tần số (FDD) và ghép song
công phân chia theo thời gian (TDD).
Sơ đồ ghép song công hay sắp xếp ghép song công là một yêu cầu của công nghệ vô
tuyến. Tuy nhiên, một cấp phát phổ tần cho trước thường liên kết với một các sắp
xếp song công đặc thù. Các hệ thống FDD được triển khai trong các ấn định kép với
một băng cho truyền dẫn DL và một băng khác cho UL. Các hệ thống TDD được
triển khai trong các ấn định băng đơn.
Xét một thí dụ phổ tần IMT-2000 tại 2GHz (có thể coi như băng gố của IMT-2000).
Như chỉ ra trên Hình 1, phổ này gồm một cặp băng tần (1920~1980) MHz và
(2110~2170) MHz dành cho truy nhập FDD; hai băng tần (1910~1920) MHz và
(2010~2025) MHz dành cho truy nhập vô tuyến TDD.

5


H.1.1: Cấp pháp phổ băng “lõi” IMT – 2000 tại 2GHz

Ta cần lưu ý rằng, các quy định địa phương và vùng có thể sử dụng phổ IMT-2000
khác so với phổ được chỉ ra trên H.1
Cấp phát băng kép cho FDD trên H.1 là 2x60 MHz, nhưng phổ khả dụng cho một
nhà khai thác có thể là 2x20MHz hay thậm chí là 2x10MHz. Trong các băng tần
khác nhau, thậm chí phổ khả dụng có thể hẹp hơn. Ngoài ra, việc chuyển dịch vào
phổ hiện đang được sử dụng cho các công nghệ truy nhập vô tuyến khác phải được

thực hiện từ từ để đảm bảo đủ lượng phổ còn lại cho hỗ trợ các người sử dụng hiện có.

H.1.2: Thí dụ về quá trình dịch chuyển phổ

Như vậy, lượng phổ chuyển cho LTE lúc đầu có thể khá nhỏ, nhưng sẽ tăng dần
như chỉ ra trên Hình 2.
Sự thay đổi các kịch bản phổ có thể cho thấy cần có một yêu cầu về tính linh hoạt
phổ đối với LTE để hỗ trợ băng thông truyền dẫn.

6


Yêu cầu linh hoạt phổ của LTE chi ra rằng, LTE phải có khả năng định lại kích cỡ
trong miền tần số và hoạt động trong các băng tần khác nhau. Yêu cầu tính linh hoạt
đưa ra danh sách các ấn định phổ của LTE: 1,25; 1,6;, 2,5; 5; 15; 20 MHz. Ngoài ra,
LTE cũng phải có khả năng làm việc trong phổ đơn cũng như phổ kép. LTE phải có
thể được triển khai trong các băng tần khác nhau. Các băng tần được hỗ trợ phải
được đặc tả dựa trên tính độc lập với phát hành”, nghĩa là phát hành đầu của LTE
không cần phải hỗ trợ tất cả các băng ngay từ đầu.
Ngoài ra, tiêu chuẩn cũng đề cập đến đồng tồn tại GSM và WCDMA trên các băng
lân cận cũng như đồng tồn tại giữa các nhà khai thác trên các tần số lân cận và các
mạng trong các nước khác nhau sử dụng phồ chồng lấn nhau. Đồng thời cũng yêu
cầu rằng không cần có thêm hệ thống nào khác ở đầu cuối có thể truy nhập LTE,
nghĩa là LTE phải có tất cả các báo hiệu điều kiển cần thiết cho truy nhập.
2.4. Kiến trúc và chuyển dịch
3GPP đưa ra một số nguyên tắc có tính hướng dẫn cho thiết kế kiến trúc LTE RAN
như sau:
Kiến trúc LTE RAN đơn nhất phải được đồng thuận
Kiến trúc LTE RAN phải dựa trên quy luật mặc dù hiện tượng thời gian thực và hội
thoại được hỗ trợ.

Kiến trúc LTE RAN phải giảm thiểu sự tồn tại “một điểm sự cố” mà không làm
tăng giá thành đường trục.
Kiến trúc LTE RAN phải đơn giản hóa và giảm thiểu số giao diện được đưa ra.
Tương tác giữa lớp mạng vô tuyến RNL (Radio Network Layer) và lớp mạng truyền
tải TNL (Transport Network Layer) phải không bị cấm nếu cần cải thiện hiệu năng
hệ thống.
LTE RAN hỗ trợ QoS đầu cuối – đầu cuối. TNL phải đảm bảo QoS tương ứng với
RNL yêu cầu.
Các cơ chế QoS phải xét đến các kiểu lưu lượng khác nhau để đảm bảo sử dụng
băng thông hiệu quả: Lưu lượng mặt phẳng điều kiển , lưu lượng mặt phẳng người
sử dụng, lưu lượng khai thác và bảo dưỡng…

7


LTE RAN phải được thiết kế để giảm thiểu thay đổi trễ (Jitter), chẳng hạn cho
TCP/IP.
Kiến trúc phẳng: trong phát triển kiến trúc, trạm gốc được bổ xung thêm trí tuệ,
tương tự như trong HSPA. Lúc đầu kiến trúc UMTS được định nghĩa theo phân cấp,
trong đó các chức năng liên quan đến vô tuyến được đặt trong bộ điều kiển mạng vô
tuyến RNC (Radio Network Controller). Trong kiến trúc phẳng các chức năng liên
quan đến vô tuyến được dặt trong trạm gốc. Khi lập biểu gói được đặt trong trạm
gốc, quá trình lập biểu sẽ nhanh hơn kể cả lập biển miền tần số.
3GPP quyết định đặt toàn bộ chức năng vô tuyến trong trạm gốc, như chỉ ra trên
H.1.3.

H.1. 3: Phân chia chức năng giữa mạng truy nhập và mạng lõi.

RB – Radio Bearer: Kênh mạng vô tuyến
MME – Mobile Managerment Entity: Thực thể quản lý di động.

SAE – System Architecture Evolution: Phát triển kiến trúc hệ thống.
PDN – Paket Date Network: Mạng số liệu gói

8


Các chức năng vô tuyến mới trong BTS so với HSPA là: điều khiển liên kết vô
tuyến (RLC), điều kiển tài nguyên vô tuyến (RRC) và giao thức hội tụ số liệu gói
PDCP (Packet Date Converdence Protocol). Kiến trúc trên hình 3 chỉ ra sự phân
chia chức năng giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Trong khi mạng truy
nhập vô tuyến chỉ còn một phần tử duy nhất là eNodeB, thì nhiều phần tử luôn được
sử dụng trong mạng lõi.
Từ quan điểm mạng truy nhập vô tuyến, xu thế quan trọng là không cần chuyển
giao mềm trong hệ thống. Đây là xu thế đã được thực hiện trong HSDPA. Trong
HSDPA chỉ thông tin điều khiển lớp vật lý là vẫn có phân tập vĩ mô còn số liệu
người sự dụng không có. Đây là một trong các lý do cho phép đặt tất cả các chức
năng vô tuyến vào một eNodeB, nhờ vậy có thể hỗ trợ kiến trúc mặt phẳng dễ hơn.
Cũng có thể hỗ trợ phân tập vĩ mô trong kiến trúc phẳng, nhưng cần có các yêu cầu
bổ sung cho các liên kết truyền dẫn giữa các trạm gốc.
2.5 Quản lý tài nguyên vô tuyến.
Yêu cầu quản lý tài nguyên vô tuyến được chia thành: hỗ trợ tăng cường cho QoS
đầu cuối – đầu cuối; hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn các lớp cao hơn; hỗ trợ chia sẻ
tải và quản lý chính sách trên các công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau.
Hỗ trợ tăng cường cho QoS đầu cuối – đầu cuối yêu cầu một “dịch vụ phối hợp cải
tiến” và yêu cầu về giao thức (bao gồm cả báo hiệu lớp cao hơn) cho các tài nguyên
RAN và các đặc tính RAN.
Hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn các lắp cao hơn yêu cầu LTE RAN phải cung cấp
các cơ chế hỗ trợ truyền dẫn và khai thác hiệu quả các giao thức lớp cao hơn trên
giao diện vô tuyến, chẳng hạn nén tiêu đề IP
Hỗ trợ chia sẻ tải và quản lý chính sách trên các công nghệ truy nhập vô tuyến khác

nhau yêu cầu xem xét các cơ chế lựa chọn lại để hướng dẫn các đầu cuối di động
chuyển đến các công nghệ truy nhập vô tuyến. tương ứng trong tất cả các khiển
trạng thái cũng như hỗ trợ QoS đầu cuối – đầu cuối trong quá trình chuyển giao
giữa các công nghệ truy nhập vô tuyến.

9


2.6. Mức độ phức tạp.
Các yêu cầu về mức độ phức tạp của LTE đề cập đến độ phức tạp của toàn bộ hệ
thống cũng như độ phực tạp của máy di động đầu cuối. Thực chất, các yêu cầu này
là phải giảm thiểu các tùy chọn và đảm bảo các tính năng bắt buộc không để thừa.
Ngoài ra, điều này cũng dẫn đến giảm thiểu số lượng các trường hợp thử nghiệm
cần thiết.
2.7. Các vấn đề chung
Các yêu cầu chung đối với LTE đề cập đến các khía cạnh liên quan đến giá thành và
dịch vụ. Rõ dàng cần giảm thiểu giá thành trong khi vẫn đảm bảo hiệu năng mong
muốn cho các cho các dịch vụ dự kiến. Đối với giá thành, các vấn đề về đường trục,
bảo dưỡng và khai thác cần được quan tâm. Như vậy, không chỉ giao diện vô tuyến
mà cả tài nguyên đến các trạm BS và hệ thống quản lý cũng phải được xem xét
trong LTE.
Trong số các yêu cầu này còn có một yêu cầu rất quan trọng đối với giao diện giữa
các nhà cung cấp thiết bị. Ngoài ra cũng yêu cầu đầu cuối phải có giá thành thấp và
tiêu thụ ít công suất.

3. Các mục tiêu thiết kế SAE.
Các mục tiêu thiết kế SAE được mô tả trong các danh mục nghiên cứu SAE và một
số mục tiêu yêu cầu cao được nhóm đặc tả kỹ thuật các khía cạnh hệ thống của
nhóm cộng tác 1 (TSG SA WGI: Technical Specification Group System Asfrecis
Workign Group 1) khởi thảo. Các mục tiêu SAE được chia thành một số lĩnh vực

như: Các khía cạnh khai thác và người sử dụng mức cao; các khả năng cơ sở; đa
truy nhập và di động; các khía cạnh giao diện người máy; các yêu cầu hiệu năng đối
với hệ thống 3GPP phát triển; an ninh và riêng tư; các khía cạnh tính cước.
Mặc dù các yêu cầu SAE có nhiều và được chia thành các phân nhóm như trên,
nhưng các yêu cầu SAE chủ yếu không liên quan đến truy nhập vô tuyến. Vì thế
phần này sẽ tổng kết các yêu cầu SAE quan trọng nhất có ảnh hưởng lên hoặc mạng
truy nhập vô tuyến hoặc kiến trúc SAE.

10


3.1 Khả năng hoạt động của SAE.
Hệ thống SAE phải có khả năng hoạt động với các mạng truy nhập vô tuyến khác
với LTE và phải có các chức năng di động để cho phép một đầu cuối di động
chuyển dịch giữa các hệ thống truy nhập vô tuyến khác nhau.
Thực tế, các yêu cầu này không giới hạn di động giữa các mạng truy nhập vô tuyến
mà còn mở rộng khả năng di động đến mạng truy nhập cố định. Cần xem xét đến cả
mạng truy nhập không do 3GPP triển khai.
3.2 Khả năng chuyển mạng:
Chuyển mạng cũng là một yêu cầu quan trọng đối với SAE bao gồm cả chuyển
mạng đến các mạng SAE khác cũng như đến các mạng hiện có. Ngoài ra tương tác
với các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói số liệu hiện có cũng là một
yêu cầu. Tuy nhiên không đòi hỏi phải hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch kênh từ
nhiều chuyển mạch kênh của các mạng hiện hữu.
3.3 Yêu cầu hiệu năng.
Các yêu cầu SAE cũng đưa ra một danh mục hiệu năng như là một đòi hỏi quan
trọng nhưng không chi tiết như đối với LTE. Các kịch bản và mức độ sử dụng lưu
lượng khác nhau cũng được xem xét, chẳng hạn thông tin từ người sử dụng đến
người sử dụng và thông tin từ người sử dụng đến nhóm.
Ngoài ra cũng có yêu cầu về sử dụng hiệu suất tài nguyên, nhất là hiệu suất sử dụng

tài nguyên vô tuyến (giống như hiệu suất sử dụng phổ đối với LTE).
3.4 Yêu cầu SAE đến các dịch vụ.
Tât nhiên các yêu cầu SAE đề cập đến các khía cạnh dịch vụ khác nhau và đòi hỏi
các dịch vụ truyền thống như: Thoại, video, nhắn tin và chuyển file phải được hỗ trợ
và thêm vào đó là các dịch vụ quảng bá và đa phương tiện. Thực tế, cùng với yêu
cầu hỗ trợ và kết nối IPv4 và IPv6 (bao gồm cả di động giữa các mạng hỗ trợ các
phiên bản IP khác nhau cũng như kết nối giữa các đầu cuối sử dụng trong các phiên
bản khác nhau), mọi dịch vụ IP đều sẽ được hỗ trợ, tuy nhiên với chất lượng dịch vụ
không phải tối ưu.

11


3.5 Yều cầu về QoS.
Yều cầu về QoS của SAE cũng được soạn thảo khá chi tiết chẳng hạn hệ thống SAE
phải đảm bảo giảm cấp chất lượng âm thanh cuộc gọi ở mức độ không cảm nhận
được trong khi đang và sau chuyển giao giữa các mạng chuyển mạch kênh và mạng
chuyển mạch gói khác biệt. Ngoài ra SAE phải đảm bảo rằng không mất gói số liệu
do chuyển giao giữa các hệ thống truy nhập di động và cố định. Một yêu cầu quan
trọng đối với khái niệm QoS là khái niệm QoS phải tương thích ngược với các khái
niệm QoS trước đây trong 3GPP. Điều này đảm bảo di động tĩnh giữa các công
nghệ truy nhập khác nhau của 3GPP (LTE, WCDMA, HSPA, GSM).
Yêu cầu về an ninh và tính riêng tư.
Hệ thống SAE phải cung cấp các cơ chế an ninh tiên tiến tương đương hoặc tốt hơn
an ninh đối với WCDMA/HSPA và GSM, nghĩa là việc bảo vệ chống lại các đe dọa
và tấn công bao gồm cả đe dọa và tấn công trên Internet và cơ chế này phải là một
bộ phận của SAE. Ngoài ra, hệ thống SAE phải đảm bảo nhận thực thông tin giữa
đầu cuối di động và mạng, đồng thời cho phép chặn bất cứ lưu lượng bất hợp pháp
theo luật.
Hệ thống SAE cũng có các yêu cầu nghiêm ngặt về tính riêng tư của người sử dụng,

nghĩa là phải đảm bảo một số mức độ riêng tư của người dung, chẳng hạn bảo mật
vị trí và bả vệ nhận dạng. Vì thế, các hệ thống SEA phải giữ kín nhận dạng người sử
dụng đối với kẻ thứ ba không được phép, bảo vệ nội dung, nơi phát và nơi nhận của
cuộc truyền tin… Các bên được phép thường là cơ quan chính phủ, nhũng người sử
dụng có thể cho phép một số bên nào đó biết vị trí của các đầu cuối di động, ví dụ
quản lý đoàn xe để điều hành xe tải.
3.7 Yêu cầu tính cước.
SEA hỗ trợ một số hình thức tính cước, bao gồm trả trước từ phía chủ gọi, cước cố
định và cước trên cơ sở QoS. Các khía cạnh tính cước đôi khi có thể nhận được
trong mạng vô tuyến, nhất là các mô hình tính cước dựa trên QoS và khối lượng số
liệu được chuyển. Tuy nhiên hầu hết các mô hình tính cước chỉ cho phép nhìn thấy
thông tin cước trong mạng lõi.

12


Kiến trúc SEA với các cổng kết hợp được cho trên H.5

H.1.4: Kiến trúc SEA với các cổng kết hợp.

Trong mạng lõi của kiến trúc SAE cho thấy các thực thể sau:
Cổng SAE phục vụ và cổng SAE mạng số liệu gói (PDN SAE) để xử lý số liệu của
mặt phẳng người sử dụng. Các nhiệm vụ xử lý này liên quan đến quản lý di động
bên trong LTE cũng như giữa các công nghệ truy nhập vô tuyến khác của 3GPP.
Cung từ H.5 cho thấy, SGSN của WCDMA có thể nối đến các cổng nói trên và các
cổng này sẽ xử lý các chức năng của GGSN trong mạng WCDMA
Phần tử quản lý (MME) xử lý báo hiệu mặt phẳng điều khiển, nhất là với quản lý di
động và xử lý chế độ rỗi. khi này giao diện S11 kết nối MME với các cổng
SAE/PDN nếu chúng được thực hiện trong các phần từ vật lý riêng biệt.
Server thuê bao thường trú (HSS: Home Subscriber Server) thực hiện các chức năng

như HLR, chứa các thông tin đặc thù thuê bao như: các mức ưu tiên, tốc độ số liệu,
…
Chức năng các quy tắc tính cước và chính sách (PCRF) liên quan đến chính sách
chất lượng dịch vụ và chính sách tính cước được áp dụng.
Rõ ràng, với việc sử dụng kiến trúc phẳng làm cho tính khả định cỡ cao khi tăng
khối lượng số liệu cùng với việc phụ thuộc ít vào bản thân khối lượng số liệu này,
nghĩa là đạt đươc hiệu quả kinh tế cao khi triển khai mạng do tăng lưu lượng.

13