Triển khai 3g tại việt nam và xu hướng phát triển 4g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
..................................

Ngô Thảo Hương

Triển khai 3G tại Việt Nam và xu hướng phát
triển 4G

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

.......................................

Ngô Thảo Hương

Triển khai 3G tại Việt Nam và xu hướng phát
triển 4G

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS

HÀ NỘI – 2010

Trần Thị Ngọc Lan

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học này chính tôi nghiên cứu và
thực hiện. Các thông tin, số liệu được sử dụng trong luận văn là hoàn toàn trung
thực, chính xác và có nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2010
Học viên

Ngô Thảo Hương


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.........................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...............................................................xiv
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1 - TỔNG QUAN MẠNG 3G ..................................................................5
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG............5
1.2 HAI NHÁNH CÔNG NGHỆ CHÍNH CỦA 3G............................................11
1.2.1 Công nghệ WCDMA ...............................................................................11
1.2.2 Công nghệ CDMA 2000 ..........................................................................12
1.3 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G ......................14
1.3.1 Sơ đồ cấu trúc...........................................................................................16
1.3.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống WCDMA .............................16
1.3.3 Thiết bị người dùng UE ...........................................................................17
1.3.4 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ..........................................................17
1.3.4.1 Các khuyến nghị ................................................................................17
1.3.4.2 Đặc tính mạng UTRAN.....................................................................17
1.3.4.3 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS ........................................19

1.3.5 Mạng lõi CN.............................................................................................21
1.3.6 Các giao diện của UMTS WCDMA ........................................................22
1.4 LƯU LƯỢNG VÀ CÁC LOẠI DỊCH VỤ CỦA 3G....................................23
1.4.1 Phân loại lưu lượng ..................................................................................23
1.4.2 Phân loại dịch vụ......................................................................................24
Chương 2 - TRIỂN KHAI 3G TẠI VIỆT NAM ................................................25
2.1 ĐỊNH HƯỚNG 3G TẠI VIỆT NAM ............................................................25
2.1.1 Lộ trình tiến lên 3G ..................................................................................25
2.1.2 Thi tuyển 3G ............................................................................................27
2.1.2.1 Hình thức thi tuyển 3G ......................................................................27
2.1.2.2 Tiêu chí chính của hồ sơ, lợi ích của doanh nghiệp ..........................28
2.1.2.3 Quá trình thi tuyển.............................................................................29
i


2.2 PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI 3G CỦA VIETTEL .......................................31
2.2.1 Quan điểm kinh doanh và dự báo thị trường 3G của Viettel ...................31
2.2.1.1 Quan điểm xây dựng và kinh doanh mạng 3G ..................................31
2.2.1.2 Dự báo thị trường ..............................................................................32
2.2.2 Cấu trúc mạng ..........................................................................................33
2.2.3 Lựa chọn công nghệ, tần số......................................................................35
2.2.3.1 Về công nghệ .....................................................................................35
2.2.3.2 Về tần số ............................................................................................35
2.2.4 Quy mô mạng 3G .....................................................................................36
2.2.4.1 Phương án triển khai vùng phủ..........................................................36
2.2.4.2 Mạng truyền dẫn................................................................................37
2.2.4.3 Vùng phủ sóng 3G theo dân số..........................................................38
2.2.4.4 Vùng phủ sóng 3G theo diện tích ......................................................40
2.2.5 Sử dụng tài nguyên...................................................................................40
2.2.5.1 Kế hoạch sử dụng chung cơ sở hạ tầng .............................................40

2.2.5.2 Kế hoạch sử dụng tần số và băng tần ................................................41
2.2.6 Tính năng nâng cao của hệ thống.............................................................44
2.2.6.1 Công nghệ HSPA ..............................................................................44
2.2.6.2 Giữ nguyên số thuê bao .....................................................................44
2.2.6.3 Xác định vị trí thuê bao đối với các dịch vụ khẩn cấp ......................45
2.2.7 Phương án đảm bảo chất lượng dịch vụ...................................................45
2.2.7.1 Chỉ tiêu chất lượng ............................................................................45
2.2.7.2 Các giải pháp kỹ thuật đảm bảo, nâng cao chất lượng ......................46
2.2.8 Một số vấn đề phát sinh thực tế khi nâng cấp mạng lõi 2G lên 3G .........47
2.2.8.1 Vấn đề phát sinh ................................................................................47
2.2.8.2 Biện pháp giải quyết ..........................................................................47
2.3 NHỮNG KẾT QUẢ VỀ 3G HIỆN TẠI ........................................................49
2.3.1 Thông tin dịch vụ .....................................................................................49
2.3.2 Quy mô mạng lưới 3G .............................................................................53
Chương 3 - THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG 4G.......................................................54
3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG 4G........................................................................54
3.1.1 Thông tin băng rộng .................................................................................54
ii


3.1.2 Chi phí thấp ..............................................................................................55
3.1.3 Vùng phủ sóng rộng .................................................................................55
3.1.4 Dịch vụ đa dạng và dễ sử dụng ................................................................55
3.2 MỤC TIÊU THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 4G.......................56
3.2.1 Mục tiêu thiết kế.......................................................................................56
3.2.2 Lựa chọn công nghệ cho 4G ....................................................................57
3.2.2.1 Các công nghệ đề xuất của 4G ..........................................................57
3.2.2.2 So sánh LTE và Wimax.....................................................................58
3.3 CÔNG NGHỆ LTE ........................................................................................62
3.3.1 Thay đổi về kỹ thuật.................................................................................63

3.3.1.1 Tải xuống OFDM ..............................................................................64
3.3.1.2 Tải lên SC-FDMA .............................................................................65
3.3.1.3 Anten MIMO .....................................................................................67
3.3.2 Cấu hình hệ thống ....................................................................................68
3.3.2.1 Cấu hình hệ thống dựa trên IP ...........................................................68
3.3.2.2 Phân loại và cấu hình cell theo môi trường truyền dẫn .....................69
3.3.2.3 Thông tin đa phương tiện ..................................................................70
3.3.3 Các dịch vụ trong LTE.............................................................................70
Chương 4 - ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI 4G..................................73
4.1 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC TRIỂN KHAI .............................73
4.1.1 Về kịch bản triển khai ..............................................................................73
4.1.2 Độ linh hoạt phổ và việc triển khai ..........................................................74
4.1.3 Những vấn đề chung ................................................................................76
4.2 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI 4G HIỆN NAY .................................................76
4.2.1 Triển vọng cho LTE .................................................................................76
4.2.2 Những quốc gia tiên phong thương mại hóa LTE ...................................78
4.2.3 Tương lai của 4G tại Việt Nam................................................................79
4.2.3.1 Cấp phép thử nghiệm 4G...................................................................79
4.2.3.2 Công nghệ 4G cho thị trường Việt Nam ...........................................81
4.2.3.3 Thời điểm chín muồi của công nghệ 4G ở Việt Nam .......................81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................84
iii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1G

First Generation

Thế hệ thứ nhất

2G

Second Generation

Thế hệ thứ hai

2,5G

2,5 Generation

Thế hệ 2,5

3G

Third Generation

Thế hệ thứ ba

3,5 G

3,5 Generation

Thế hệ 3,5

3,75 G

3,75 Generation

Thế hệ 3,75

4G

Fourth Generation

Thế hệ thứ tư

3GPP

3rd Generation Partnership

Dự án đối tác 3G

Project
3GPP2

3rd Generation Partnership

Dự án của các đối tác thế hệ

Project 2

ba thứ hai

8-PSK

8-Phase Shift Keying

Khoá chuyển 8 pha

DQPSK

π/4-Differential Quadrature Phase

Khoá chuyển pha π/4

Shift Keying
A
ADSL
AMPS

Asymmetric Digital Subcriber

Đường dây thuê bao số bất

Line

đối xứng

Advanced Mobile Phone Service

Dịch vụ điện thoại di động tiên
tiến

AMR

Adaptive Modulation Rate

Đa tốc độ thích nghi

AN

Access Network

Mạng truy nhập

ANSI-41

American Standards Institue 41

Tiêu chuẩn của viện tiêu chuẩn Mỹ

APN

Access Point Name

Tên điểm truy nhập

AR

Access Router

Bộ định tuyến truy nhập

ARIB

Association for Radio Industry

Hiệp hội thương mại và công

and Business

nghiệp vô tuyến
iv


ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng bộ

AuC

Authentication Centre

Trung tâm nhận thực

BG

Boder Gateway

Cổng biên

BMC

Broadcast/Multicast Control

Điều khiển quảng bá

B

Bộ TT&TT

Bộ Thông tin và truyền thông

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khoá dịch pha nhị phân

BS

Base Station

Trạm gốc

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC

Base Station Identity Code

Mã nhận dạng trạm gốc

BSS

Base Station System

Hệ thống trạm gốc

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

Customised Applycation for

ứng dụng theo yêu cầu khách

Mobile Network Enhanced Logic

hàng trong mạng di động có nâng

C
CAMEL

cấp về mặt logic
CAP

CAMEL Application Part

Phần ứng dụng cho CAMEL

CG

Charging Gateway

Cổng tính cước

CGI

Cell Global Identity

Chỉ thị cell toàn cầu

CN

Core Network

Mạng lõi

CRNC

Controlling RNC

RNC điều khiển

CS

Circuit Switch

Chuyển mạch kênh

Cu

Interface between TE and USIM

Giao diện giữa TE với USIM

Digital Advanced Mobile Phone

Hệ thống điện thoại số tiên tiến

D
DAMPS

System
D-BNAP

Dedicated BNAP

Phần ứng dụng nút B riêng

DL

Down Link

Đường xuống

DNS

Domain Name System

Hệ thống tên miền
v


DRNC

Drift Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến
trôi

DSSS

Direct Sequence Spectrum

Kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp

DVB

Digital Video Broadcasting

Phát quảng bá số

Enhanced Data Rates for GSM

Tốc độ dữ liệu tăng cường

Evolution

cho phát triển GSM

EFC

Enhanced Full Rate Codec

Codec tiếng toàn tốc cải tiến

E-GPRS

Enhanced GPRS

GPRS tăng cường

E-HSCSD

Enhanced HSCSD

HSCSD tăng cường

EIR

Equipment Identity Register

Thanh ghi nhận dạng thiết bị

E-RAN

EDGE Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

E
EDGE

EDGE
ETAC S

Extended TACS

TACS mở rộng

ETSI

European Telecommunications

Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu

Standards Institue

Âu

Evolution Data Optimized

Phát triển tối đa hoá dữ liệu

FACH

Forward Access Channel

Kênh thâm nhập đường xuống

FD

Frequency Division

Phân chia theo tần số

FDD

Frequency Division Duplex

Ghép song công phân chia

EVDO
F

theo tần số
FDM

Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số

FDMA

Frequency Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo tần

Access

số

Interface Between BSC and

Giao diện giữa BSC với SGSN

G
Gb

SGSN
GGSN

Gateway GPRS Support Node
vi

Nút hỗ trợ cổng GPRS


Gi
GMSC
GMSK

Interface Between GGSN and

Giao diện giữa GGSN với

External Network

mạng bên ngoài

Gateway Mobile Switching

Trung tâm chuyển mạch di động

Centre

cổng

Gaussian Minimum Shift Keying

Điều chế khóa dịch cực tiểu
Gaussian

Gn

Interface Between Two GSNs

Giao diện giữa hai GSN

Gp

Interface Between Two GGSNs

Giao diện giữa hai GGSN

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

Gs

Interface Between SGSN and

Giao diện giữa SGSN với

HLR/AuC

HLR/AuC

Global System for Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn

Communication

cầu

GSMA

GSM Association

Hiệp hội các nhà khai thác GSM

GSN

GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS

A ITU-T Protocol

Một giao thức của ITU-T

HLR

Home Location Register

Bộ đăng ký vị trí thường trú

HSCSD

High Speed Circuit Swiched Data

Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ

GSM

H
H.323,
H.263,

H.248.

cao
HSDPA

High Speed Downlink Packet

Truy nhập gói đường xuống

Access
HSPA

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

HSUPA

High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên

HSMTT

-

Hồ sơ mời thi tuyển

vii


I

IEEE

Institute of Electrical and

Viện kỹ sư điện và điện tử

Electtronics Engineers
IN

Intelligent Network

Mạng thông minh

IMS

IP Multimedia Subsystem

Phân hệ đa phương tiện IP

IMSI

International Mobile Subsscriber

Số nhận dạng thuê bao di động

Identity

quốc tế

International Mobile

Thông tin di động toàn cầu

IMT

Telecommunication
IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPv4

IP version 4

Thủ tục Internet phiên bản 4

IPv6

IP version 6

Thủ tục Internet phiên bản 6

IS-41

Interim Standard 41

Mạng lõi của IS-95 CDMA

IS-54(A/B)

Interim Standard 54 (A/B)

Tiêu chuẩn di động TDMA của
Mỹ (do AT&T đề xuất)

IS-136

Interim Standard 136

Tiêu chuẩn di động TDMA cải
tiến Mỹ (AT&T đề xuất)

IS-95(A/B)

Interim Standard 95 (A/B)

Tiêu chuẩn di động CDMA của
Mỹ (Qualcomm đề xuất)

ISDN

Integrated Services Digital

Mạng số đa dịch vụ

Network
ISP

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU - R

International Telecommunication

Bộ phận vô tuyến của liên minh

Union - Radio Sector

viễn thông quốc tế

UMTS Interface Between

Giao diện UMTS giữa 3GMSC/

3GMSC/ SGSN and RNC

SGSN với RNC

UMTS Interface Between RNC

Giao diện giữa RNC và nút B

Iu
Iub

and Node B

Iu-CS

UMTS Interface Between MSC
viii

Giao diện UMTS giữa MSC


and RNC

với RNC

UMTS Interface Between SGSN

Giao diện UMTS giữa GGSN với

and RNC

RNC

Iur

UMTS Interface Between RNCs

Giao diện giữa hai RNC

IXP

Internet EXchange Point

Cổng kết nối quốc tế

LLC

Logical Link Control

Điều khiển đoạn nối logic

LTE

Long Term Evolution

Sự phát triển dài hạn.

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập trung

Iu-PS

L

M
MAC

gian
MAP

Mobile Application Protocol

Giao thức ứng dụng vô tuyến

MBMS

Multimedia Broadcast Multicast

Dịch vụ truyền thông đa phương

Service

tiện

MR

Mobile Router

Bộ định tuyến di động

MPBN

Mobile Packet Backbone Network Mạng trục dữ liệu di động

MS

Mobile Station

Máy di động

MSC

Mobile Switching Centre

Trung tâm chuyển mạch di động

MSISDN

Mobile Subscriber Integrated

Số thuê bao di động tích hợp dịch

Services Digital Network Number

vụ số

Mobile Termination

Đầu cuối di động

Narrow AMPS

AMPS băng hẹp

MT
N
NAMPS

NB Node B Nút B
NGN

Next Generation Network

Mạng thế hệ mới

NMT

Nordic Mobile Telephone

Hệ thống điện thoại di động Bắc
Âu

NSS

Network Switching Subsystem

Phân hệ chuyển mạch mạng

NTACS

Narrow TACS

TACS băng hẹp
ix


O
OSI

Open System Interconnection

Kết nối các hệ thống mở

OVSF

Orthogonal Variable Spreading

Hệ số trải phổ biến trực giao

Factor
P
PAN

Personal Area Network

Mạng khu vực cá nhân

PC

Personal Computer

Máy tính cá nhân

PCM

Pulse Code Modulation

Điều xung mã

PCN

Personal Communication Network Mạng thông tin cá nhân

PCS

Personal Communication System

Hệ thống thông tin cá nhân

PCU

Packet Control Unit

Đơn vị điều khiển gói

PDA

Personal Digital Assistant

Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân

PDC

Personal Digital cellular

Hệ thống tổ ong số cá nhân

PIN

Personal Identification Number

Số nhận dạng cá nhân

PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động mặt đất công
cộng

PoC

Push to Talk over Cellular

Bộ đàm thoại qua mạng di động

PS

Packet Switch

Chuyển mạch gói

PSTN

Public Switched Telephone

Mạng điện thoại chuyển mạch gói

Network

công cộng

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khóa dịch pha cầu phương

Release 4 of 3GPP UMTS

Phiên bản 4 của tiêu chuẩn

Standard

3GPP UMTS

Release 5 of 3GPP UMTS

Phiên bản 5 của tiêu chuẩn

Standard

3GPP UMTS

Release 1999 of 3GPP UMTS

Phiên bản 1999 của tiêu

Q

R
R4
R5
R99

x


Standard

chuẩn 3GPP UMTS

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RANAP

Radio Access Network

Phần ứng dụng mạng truy

Application Part
RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS

Radio Network Subsystem

Hệ thống con mạng vô tuyến

SAE

Service Architecture Evolution

Sự phát triển kiến trúc dịch vụ

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ phục vụ GPRS

SIM

Subcriber Identity Module

Module nhận dạng thuê bao

SMS

Short Message Service

Dịch vụ bản tin ngắn

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ phục vụ GPRS

SRNC

Serving RNC

RNC phục vụ

SS7

Signalling System 7

Hệ thống báo hiệu số 7

Total Access Communication

Hệ thống thông tin truy nhập toàn

System

bộ

TCH

Traffic Channel

Kênh lưu lượng

TD-CDMA

Time Division CDMA

CDMA phân chia theo thời

S

T
TACS

gian
TDD

Time Division Duplex

Song công phân chia theo thời
gian

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo
thời gian

TE

Terminal Equipment

Thiết bị đầu cuối

TPC

Transmit Power Control

Điều khiển công suất phát

TS

Time Slot

Khe thời gian

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

U
UE

xi

UL

Up Link

Đường lên

UMB

Untra Mobile Broadband

Băng thông di động siêu rộng

UMTS

Universal Mobile

Hệ thống viễn thông di động toàn

Telecommunication System

cầu

UMTS Subcriber Identity Module

Module nhận dạng thuê bao

USIM

UMTS

UTRA

Universal Terrestrial Radio

Truy nhập vô tuyến mặt đất

Access
UTRAN

Universal Terrestrial Radio

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất

Access Network

toàn cầu

Radio Interface for UTRA

Giao diện vô tuyến cho UTRA

VLR

Visiter Location Register

Bộ đăng ký vị trí tạm trú

VNPT

Vietnam Post and

Tổng công ty Bưu chính Viễn

Telecommunication

thông Việt Nam

Uu
V

W
WCDMA

Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập vô tuyến phân chia
Access

theo mã băng rộng

WiFi

Wireless Fidelitity

Hệ thống mạng không dây

Wimax

Worldwide Interoperability for

Khả năng tương tác toàn cầu với

Microwave Access

truy nhập vi ba

World Wide Web

trang Web

www

xii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở 3G WDCMA UMTS ...........................................24
Bảng 2.1 Tổng hợp cam kết đầu tư 3G trong 3 năm đầu, tiền đặt cọc ban đầu........30
Bảng 2.2 Lô tần số 3G được lựa chọn của Viettel. ...................................................35
Bảng 2.3 Kế hoạch triển khai HSPA.........................................................................36
Bảng 2.4 Tỷ lệ sử dụng quang và viba để kết nối với Node B. ................................38
Bảng 2.5 Kế hoạch phủ sóng theo dân số. ................................................................39
Bảng 2.6 Kết quả tính toán vùng phủ sóng 3G theo diện tích ..................................40
Bảng 2.7 Tỷ lệ chia sẻ vị trí giữa trạm 2G và trạm 3G.............................................40
Bảng 2.8 Cấu hình Cell và số lượng Cell triển khai từng giai đoạn. ........................41
Bảng 2.9 Mục tiêu tỷ lệ thành công cuộc gọi............................................................45
Bảng 2.10 Mục tiêu tốc độ truy nhập Internet di động. ............................................46
Bảng 2.11 Thông tin về triển khai 3G tại Việt Nam .................................................53
Bảng 3.1 Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP .................................................60
Bảng 3.2 LTE và WIMAX........................................................................................61
Bảng 3.3 Các dịch vụ trong LTE ..............................................................................71
Bảng 4.1 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA................73

xiii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G ........................5
Hình 1.2 Quá trình phát triển lên 3G ........................................................................10
Hình 1.3 Định hướng phát triển công nghệ 4G.........................................................11
Hình 1.4 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA......11
Hình 1.5 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000................................12
Hình 1.6 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP.............................................14
Hình 1.7 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS ..............15
Hình 1.8 Cấu trúc hệ thống UMTS phát hành 3GPP R99 ........................................16
Hình 2.1 Lộ trình công nghệ theo giai đoạn. ............................................................25
Hình 2.2 Cấu trúc mạng triển khai GPRS (IP)..........................................................26
Hình 2.3 Sơ đồ minh họa cấu trúc tổng thể mạng 3G của Viettel. ...........................33
Hình 2.4 Số dân và phần trăm số dân được phủ sóng 3G Viettel theo giai đoạn. ....39
Hình 3.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống 4G....................................................................56
Hình 3.2 Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác. .................................59
Hình 3.3 Kiến trúc của mạng LTE ............................................................................64
Hình 3.4 Tần số - Thời gian của tín hiệu OFDM......................................................65
Hình 3.5 Sơ đồ khối DFT-s-OFDM ..........................................................................66
Hình 3.6 Khối anten MIMO 2x2...............................................................................67
Hình 3.7 Cấu hình hệ thống 4G ................................................................................68
Hình 3.8 Liên lạc thông qua các kết nối multi-hop...................................................70
Hình 4.1 Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 ...............74
Hình 4.2 Ví dụ về cách thức LTE thâm nhập từng bước vào phân bố phổ của một hệ
thống GSM đa được triển khai..................................................................................75

xiv

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Sự phát triển nhanh chóng và không ngừng của khoa học công nghệ đã tạo
nên những chuyển biến sâu sắc trên mọi lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là lĩnh vực
viễn thông di động. Viễn thông di động đã và đang trở thành một bộ phận phát triển
nhanh nhất của công nghệ thông tin, mở rộng nhiều khả năng thông tin cho các
phương thức thông tin truyền thống trước đây.
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với công nghệ UMTS WCDMA cho thấy
tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai gần. Giải pháp công nghệ tiên tiến
này đã được triển khai và thu được nhiều thành công trên thế giới như tại Mỹ, châu
Âu ( Anh, Pháp…) và cả châu Á (Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore…). 3G cũng là
sự lựa chọn hàng đầu cho giải pháp triển khai mạng di động ở Việt Nam trong giai
đoạn hiện nay. Vì vậy các nhà khai thác đã được cấp phép kinh doanh 3G và đang
triển khai kĩ thuật, công nghệ, hiệu quả kinh tế để phát triển của mạng lưới, dịch vụ
thế hệ 3, tạo đà hướng tới thế hệ 4 tiếp theo.
Là một nhân viên đang làm việc tại mạng Viettel, em mong muốn được tìm
hiểu và nắm bắt thêm những ứng dụng và công nghệ được triển khai trong mạng 3G
WCDMA UMTS; đồng thời tìm tòi và nghiên cứu hướng phát triển tiếp theo của
thế hệ mạng di động 4G trong tương lai. Do đó em chọn đề tài “Triển khai 3G tại
Việt Nam và xu hướng phát triển 4G”
2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
Thế hệ mạng di động 3G được 3GPP xây dựng và được chuẩn hóa qua nhiều
phiên bản từ R99, R4, R5, R6, R7, R8 và mới đây là R9. Nhiều nhà khai thác mạng
di động trên thế giới đã nghiên cứu, triển khai thử nghiệm và đưa vào thương mại
hóa mạng 3G UMTS như ở Mỹ, Nhật, Hàn Quốc và châu Âu… Hiện nay các nhà

1

khai thác mạng di động tại Việt Nam như Vinaphone, Mobifone, Viettel,
EVNTelecom đã triển khai 3G UMTS với cấu trúc như phiên bản R99 hoặc R5, R6.
3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu công nghệ và cấu trúc mạng 3G UMTS WCDMA.
- Tình hình triển khai 3G tại Việt Nam và xem xét phương pháp triển khai
3G của mạng di động Viettel.

- Tìm hiểu những thay đổi của mạng di động tiên tiến thế hệ 4, xu hướng
phát triển của 4G trong thời gian tới trên thế giới và Việt Nam.
3.2. Đối tượng nghiên cứu

- Lý thuyết tổng quan về mạng 3G: cấu trúc, sơ đồ chức năng, giao diện,
lưu lượng và dịch vụ.

- Kết quả đạt được khi triển khai 3G của các mạng di động tại Việt Nam,
biện pháp triển khai của mạng Viettel.

- Thay đổi về kỹ thuật của thế hệ di động thứ 4, định hướng của các mạng
di động trên thế giới với 4G.
3.3. Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc mạng 3G, mô hình và các biện pháp triển
khai 3G UMTS WCDMA của mạng Viettel, kết quả tại Việt Nam.

- Thị trường 4G trên thế giới.
4. NHỮNG LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
Lý thuyết về mạng vô tuyến 3G UMTS cũng như các mô hình mạng thông

tin di động 3G đã được nghiên cứu và chuẩn hóa rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy
nhiên việc áp dụng vào thực tế tại mỗi quốc gia, ứng với mỗi nhà khai thác lại
không thể áp dụng theo một lộ trình cứng nhắc nào, điều đó tùy thuộc vào hoàn
cảnh cụ thể, vào điều kiện phát triển của thị trường và thị phần của nhà khai thác đó.
Bên cạnh đó, dù thế hệ di động 3G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng các nhà
khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm một
chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và có thể sẽ trở thành chuẩn di
động 4G trong tương lai. Sự thương mại hóa công nghệ của 4G với điểm khác biệt
2


thể hiện ở tốc độ “siêu tốc” với chất lượng cao hơn rất nhiều lần từ các tiện ích di
dịch vụ hấp dẫn sẽ đem lại cho người dùng những trải nghiệm thú vị.
Đề tài đã trình bày tổng quan về kiến trúc mạng 3G UMTS, đề cập cụ thể về
phương án kinh doanh, triển khai cấu trúc mạng, các biện pháp nâng cao chất lượng
dịch vụ của mạng di động Viettel. Đồng thời, đề tài đã đánh giá xu hướng công
nghệ tiềm năng được lựa chọn làm tiêu chuẩn cho thế hệ di động 4G, đưa ra những
đánh giá sơ lược cho tình hình phát triển từ 3G lên 4G ở Việt Nam.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu lý thuyết về thông tin di động, quá trình phát triển của thông
tin di động, cấu trúc mạng 3G UMTS nói chung.

- Đề cập phương án triển khai mạng 3G Viettel; quy mô mạng lưới bao gồm
mạng truyền dẫn, phương án phát triển vùng phủ theo dân số, diện tích; kế
hoạch sử dụng tần số, các biện pháp đảm bảo và nâng cao chất lượng mạng.

- Tìm hiểu công nghệ triển khai cho 4G và tình hình thương mại hóa trên
thế giới, thời điểm sẽ cấp phép tại Việt Nam.
6. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài bao gồm các chương với các nội dung tóm tắt như sau:
Chương 1 - Tổng quan mạng 3G
Ngoài việc giới thiệu khái quát sự phát triển của hệ thống thông tin di động
và xu hướng phát triển, chương này nghiên cứu về cấu trúc mạng 3G UMTS, lưu
lượng và các loại dịch vụ của 3G.
Chương 2 – Triển khai 3G tại Việt Nam
Chương 2 trình bày về mục đích, hình thức, kết quả cấp phép 3G tại Việt
Nam. Tiếp đó, chương này tập trung trình bày về quan điểm kinh doanh và phương
án cụ thể trong kế hoạch trong 15 năm sắp tới của mạng di động Viettel.
Chương 3 – Thế hệ mạng di động 4G

3


Chương này sẽ đề cập đến những đặc điểm đề xuất của 3GPP cho thế hệ
mạng 4G, mục tiêu thiết kế, sự lựa chọn công nghệ giữa LTE và Wimax. Từ đó, đi
sâu vào những thay đổi cơ bản của LTE so với mạng 3G hiện nay.
Chương 4 – Đánh giá khả năng triển khai 4G
Chương 4 sẽ đánh giá những triển vọng của LTE trong thời gian tới, những
vấn đề cần quan tâm trong quá trình triển khai và nhận xét về xu thế 4G của các nhà
mạng trên thế giới, tương lai cho 4G tại Việt Nam.
Vì thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế cũng như lĩnh vực hiện đang được
nghiên cứu triển khai nên báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô giáo và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Trần Thị Ngọc Lan đã tận tình giúp đỡ
hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2010
Sinh viên
Ngô Thảo Hương

4


Chương 1 - TỔNG QUAN MẠNG 3G
1.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động cho đến nay được thể
hiện như hình 1.1.

Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G
• Thế hệ thứ nhất – 1G
Hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số
(FDMA: Frequency Division Multiple Access) là hệ thống tế bào tương tự dung
lượng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT (Bắc Âu), TACS
(Anh), AMPS (Mỹ). Đến những năm 1980 đã trở nên quá tải khi nhu cầu về số
người sử dụng ngày càng tăng lên. Lúc này, các nhà phát triển công nghệ di động
trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ 2 mà hoàn
toàn sử dụng công nghệ số. Đó phải là các hệ thống xử lý tín hiệu số cung cấp được
dung lượng lớn, chất lượng thoại cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc
độ thấp.

5


• Thế hệ thứ hai – 2G
Các hệ thống 2G gồm: GSM (Global System for Mobile Communication Châu Âu), hệ thống D-AMPS (Mỹ) sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo
thời gian TDMA, IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng công nghệ đa truy nhập phân
chia theo mã CDMA băng hẹp. Do tính chuẩn hóa và tương thích qui mô vùng,
nhiều mạng 2G đã gặt hái được thành công đáng kể về cả giải pháp kỹ thuật cũng
như hiệu quả kinh doanh. Một trong số này là sự thành công của hệ thống GSM và
đây chính là một thành công lớn hơn mong đợi.

Đến năm năm 1999, để tăng thông lượng truyền phục vụ nhu cầu truyền
thông tin trên mạng di động 2G, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là
2,5G. Tốc độ truyền data rate của GPRS đã cải tiến tốc độ tăng lên gấp 3 lần so với
GSM, tức là khoảng từ 20-30Kbit/s. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và
Internet (email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau đó, năm 2000, EDGE đã ra đời với khả
năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbit/s (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến
như là 2,75G trên con đường tiến tới 3G.
Một số ưu thế mà thế hệ 2G (GSM) đạt được:

- Các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số
liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ
cao (HSCSD: High Speed Circuit Swiched Data), dịch vụ vô tuyến gói
chung (GPRS: General Packet Radio Service) và số liệu 144 Kbit/s.

- Các công việc liên quan đến dịch vụ thoại như Codec tiếng toàn tốc cải
tiến (EFC: Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai
thác tự do đầu cuối các Codec tiếng.

- Các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ gọi,
chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới.

- Cải thiện liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS: Short Message
Service) như móc nối các SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác
giữa các SMS.

6


- Các công việc liên quan đến tính cước như các dịch vụ trả tiền trước, tính
cước nóng và hỗ trợ cho ưu tiên vùng gia đình.

- Tăng cường công nghệ SIM.
- Dịch vụ mạng thông minh CAMEL (Customised Application for Mobile
Network Enhanced Logic)

- Các cải thiện chung như chuyển mạng GSM-AMPS, các dịch vụ định vị,
tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh cũng như các dịch vụ
liên quan đến hỗ trợ định tuyến tối ưu.
Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G được coi là những tiến bộ đáng kể
nhưng vẫn gặp phải các hạn chế sau: Tốc độ thấp và tài nguyên hạn hẹp. Vì thế cần
thiết phải chuyển đổi lên mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo để cải thiện dịch
vụ truyền số liệu, nâng cao tốc độ bit và tài nguyên được chia sẻ…Mặt khác, khi
các hệ thống thông tin di động ngày càng phát triển, không chỉ số lượng người sử
dụng điện thoại di động tăng lên, mở rộng thị trường mà người sử dụng còn đòi hỏi
các dịch vụ tiên tiến hơn không chỉ là các dịch vụ cuộc gọi thoại truyền thống và
dịch vụ số liệu tốc độ thấp hiện có trong mạng hiện tại. Nhu cầu của thị trường có
thể phân loại thành các lĩnh vực như: Dịch vụ dữ liệu máy tính, dịch vụ viễn thông,
dịch vụ nội dung số như âm thanh hình ảnh.
Những lý do trên thúc đẩy các tổ chức nghiên cứu phát triển hệ thống thông
tin di động trên thế giới tiến hành nghiên cứu và đã áp dụng trong thực tế chuẩn mới
cho hệ thống thông tin di động: Thông tin di động 3G.
• Thế hệ thứ ba – 3G
Hệ thống thế hệ ba này được thiết kế để cung cấp những dịch vụ băng rộng
như truy nhập Internet tốc độ cao, video và truyền hình ảnh chất lượng cao…với
chất lượng ngang bằng với các mạng cố định. ITU-R đang tiến hành công tác tiêu
chuẩn hóa cho các hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở Châu Âu,
ETSI tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi UMTS. Cả
IMT-2000 và UMTS đều thống nhất sử dụng công nghệ WCDMA cho truy nhập
giao diện vô tuyến của mình. Các hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz. Nó
7

sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số liệu tốc
độ thấp như hiện nay cho đến các loại dịch vụ số liệu tốc độ cao như: video, truyền
hình…Tốc độ cực đại của người sử dụng sẽ lên tới 2Mbit/s. Tốc độ cực đại này sẽ
chỉ có ở các pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ 144Kbit/s sẽ được đảm bảo
cho di động thông thường ở các ô macro.
Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đã xây dựng các tiêu chuẩn cho IMT-2000.
IMT-2000 đã mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và bao phủ một vùng
rộng lớn các môi trường thông tin. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả
năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động
thứ 2G vào những năm 2000. Thông tin di động thế hệ 3G xây dựng trên cơ sở
IMT-2000, được đưa vào phục vụ từ năm 2001. Những yêu cầu mới cho các hệ
thống thế hệ thứ ba được liệt kê dưới đây:

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:
+ Đường lên: 1885-2025 MHz
+ Đường xuống: 2110-2200 MHz

- Có tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến.
+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến
+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông

- Có khả năng truyền thông đa phương tiện, đảm bảo được tốc độ bit Rb của
người sử dụng đến 2Mbit/s. Môi trường được chia thành 4 vùng:
+ Vùng 1: Trong nhà, ô pico có Rb ≤ 2Mbit/s
+ Vùng 2: Thành phố, ô micro có Rb ≤ 384Kbit/s
+ Vùng 3: Ngoại ô, ô macro có Rb ≤ 144Kbit/s
+ Vùng 4: Toàn cầu có Rb ≤ 9,6Kbit/s

- Tăng dịch vụ chuyển mạch gói: Hệ thống thông tin thế hệ hai chỉ có
phương thức chuyển mạch kênh truyền thống, hiệu suất kênh tương đối
thấp. Trong khi đó, hệ thống thông tin di động thế hệ ba tồn tại đồng thời
cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.

8