đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống thông tin di động 5g

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

MỤC LỤC
Trang

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘1℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình

Tên hình ảnh

Trang

1.1

Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động.

14

2.1

Số lượng người dùng smartphone trên toàn thế giới từ 2014 đến
2020 (tính bằng tỷ)

27

2.2

Các lô hàng điện thoại thông minh toàn cầu dự báo từ năm 2010
đến năm 2021 (triệu đơn vị)

28

2.3

Tổng băng thông kết nối internet trong nước năm 2017 (Mbps)

28

2.4

Tổng băng thông kết nối internet quốc tế năm 2017 (Mbps)

29

2.5

Các nhóm ứng dụng 5G (theo ITU)

31

2.6

Cấu trúc tổng quát của hệ thống 5G

34

2.7

Ví dụ về các dịch vụ 5G

35

2.8

Nền tảng cho phép 5G dựa trên phần mềm

36

2.9

Cơ sở hạ tầng 5G hỗ trợ tốc độ dữ liệu cực cao và kết nối lớn

37

2.10

Kiến trúc 4G

38

2.11

Các loại công nghệ chính từ kiến trúc / giá trị 5G

39

3.1

Công nghệ UX thực tế và xử lý nội dung 5G

43

3.2

Sự phát triển của mạng lưới phần mềm dựa trên NFV / SDN

46

3.3

Sự phát triển của phân tích số liệu cho mạng viễn thông

47

3.4

Các trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thông D2D

51

3.5

Mạng phủ của tế bào nhỏ mmWave tích hợp với hệ thống
Underlay 4G

53

3.6

Mạng di chuyển MN

54

3.7

Kết hợp tế bào người dùng làm trung tâm và hoạt động của mạng

56

3.8

Mô hình mạng lưới 5G mạng nhỏ dựa trên cell nhỏ

57

3.9

Nhận phân phối điện trường cho phương pháp chùm tia 3D khác

nhau

59

3.10

Mô hình kênh MIMO cơ bản với Anten phát và Anten thu

59

3.11

Chế độ hoạt động chùm beam MU-MIMO (UE-specific
beamforming)

63

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘2℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

3.12

Sự tiến triển của công nghệ đa truy cập truyền thông di động

64

3.13

Phương thức song công tần số của truyền thông di động

65

3.14

Truyền thông song công trong băng tần đầy đủ

65

3.15

Kỷ nguyên mọi vật kết nối internet

66

3.16

Khối lượng dữ liệu yêu cầu theo loại hình ảnh

67

3.17

Công nghệ AR

68

3.18

Dịch vụ VR live streaming

69

3.19

Ví dụ về robot cứu hộ và điều khiển từ xa

70

3.20

Dịch vụ y tế từ xa cần kiểm soát độ trễ thấp

70

3.21

Các dịch vụ xe kết nối

71

3.22

Dịch vụ nhận thức ngữ cảnh thời gian thực thông minh nhân tạo

72

3.23

Sự tiến triển của dịch vụ cứu trợ thiên tai 5G

73

4.1

Phổ chia sẻ cho OFDMA và NOMA cho hai người dùng

77

4.2

Lọc sự can thiệp của nhiễu (SIC)

78

4.3

Downlink NOMA cho người dùng K

79

4.4

Uplink NOMA cho người dùng K

82

4.5

Đồ thị EE - SE cho NOMA và OFDMA

85

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Tổng quan hệ thống thông tin di động

25

3.1

So sánh giữa công nghệ hiện tại và công nghệ mmW

57

3.2

Dự báo yêu cầu phổ tần theo ITU-R

74

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT
TẮT
3GPP

ENGLISH

TIẾNG VIỆT

3rd Generation Partnership Project

Dự án đối tác thế hệ thứ 3

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘3℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

AMPS

Advanced Mobile Phone System

Dịch vụ điện thoại di động
cao cấp

API

Application
Interface

Giao diện lập trình ứng
dụng

AR

Augmented Reality

Thực tế tăng cường

BI

Business Intelligence

Kinh doanh thông minh

BS

Base Station

Trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm thu phát gốc

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo mã

CDN

Content Distribution Network

Mạng phân phối nội dung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ số chất lượng kênh

C-RAN

Cloud Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến
đám mây

CSI

Channel State Information

Thông tin trạng thái kênh

D2D

Divice to Divice Communication

Truyền thông thiết bị thiết bị

DoS

Denial of Service

Từ chối dịch vụ

DU

Digital Unit

Đơn vị số

EDGE

Enhanced Data Rates for GSM
Evolution

Cải tiến tốc độ dữ liệu cho
sự phát triển GSM

EE

Energy Efficiency

Hiệu suất năng lượng

eMBB

Enhanced Mobile Broadband

Băng rộng di động nâng
cao

FBMC

Filter Bank Multi-Carrier

Đa sóng mang lọc băng
tần

FDD

Frequency Division Duplex

Ghép song công phân chia
theo tần số

FDMA

Frequency
Access

Đa truy nhập phân chia
theo tần số

GPRS

General Packet Radio Service

Programming

Division

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

Multiple

℘4℘

Dịch vụ vô tuyến gói tổng
hợp
Điện tử - Viễn thông K36

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GPU

Graphics Processing Unit

Bộ xử lý đồ họa

GSM

Global System
Communication

HSDPA

High Speed Downlink Packet
Access

Truy nhập gói
xuống tốc độ cao

HSUPA

High Speed Uplink Packet Access

Truy nhập gói đường lên
tốc độ cao

IEEE

Institute of Electrical
Electronics Engineers

and

Viện kỹ nghệ điện và điện
tử

IMT

International
Telecommunications

Mobile

Viễn thông di động quốc tế

ITM

Intelligent Traffic Management

Quản lý lưu lượng thông

minh

IoT

Internet of Things

Mọi vật kết nối internet

IP

Internet Protocol

Giao thức internet

IS

Interim Standard

Tiêu chuẩn tạm thời

ISDN

Integrated
Network

Digital

Mạng số tích hợp đa dịch
vụ

ITU

International Telecommunication
Union

Liên minh viễn thông quốc
tế

LTE

Long Term Evolution

Phát triển dài hạn

MAC

Medium Access Control

Lớp điều khiển truy cập
môi trường

METIS

Mobile and wireless
communications Enablers for
Twenty-twenty (2020)
Information Society

Thông tin di động và
truyền thông không dây

ứng dụng vào năm 2020

MIMO

Multi-input Multi-output

Đa đầu vào – đa đầu ra

MMS

Multimedia Messaging Service

Dịch vụ tin
phương tiện

MMT

MPEG Media Transport

Công nghệ xử lý hình ảnh

for

Services

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

Mobile

℘5℘

Hệ thống thông tin di động
toàn cầu
đường

nhắn đa

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

kỹ thuật số
mMTC

Massive
Machine
Communications

MN

Moving Network

Mạng di chuyển

MRN

Moving Relay Node

Điểm chuyển tiếp di động

MS

Mobile Station

Trạm di động

MVC

Multi-view Video Encoding

Mã hóa đa video

NFV

Network Functions Virtualization

Ảo hóa mạng

NI

Network Intelligence

Mạng thông minh

NOMA

Non-Orthogonal Multiple Access

Đa truy nhập không trực
giao

OAM

Operation and Management

Tổ chức và quản lý

OFDM

Orthogonal Frequency
Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao

OFDMA

Orthogonal Frequency Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo tần số trực giao

PHY

Physical Layer

Lớp vật lý

POTN

Packet Optical Transport Network

Mạng truyền tải quang
packet

QAM

Quadrature
Modulation

Điều chế biên độ cầu
phương

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RAT

Radio Access Technology

Công nghệ truy cập vô
tuyến

SDMA

Space Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo không gian

SDN

Software Defined Networks

Công nghệ mạng được xác
định bởi phần mềm

SE

Spectral Efficiency

Hiệu quả quang phổ

SIC

Self – Interference Cancellation

Kỹ thuật tự hủy nhiễu

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

Type

Amplitude

℘6℘

Truyền thông
lượng lớn

máy

số

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

SIM

Subcriber Indentification Module

Mô-đun nhật thực thuê bao

SINR

Signal to Interference plus Noise
Ratio

Tín hiệu nhiễu cộng với
tạp âm

SMS

Short Message Service

Dịch vụ tin nhắn ngắn

SON

Self - Organizing Network

Mạng tự tổ chức

TACS

Total Access
System

Hệ thống thông tin truy
nhập toàn bộ

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức
truyền vận

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia
theo thời gian

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo thời gian

uCTN

Unified Converged
Network

Mạng vận tải hội tụ hợp
nhất

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UMB

Ultra Mobile Broadband

Siêu băng thông rộng di
động

UMTS

Universal Mobile
Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di
động toàn cầu

URLLC

Ultra-Reliable and Low-Latency
Communications

Truyền thông thời gian trễ
thấp và tin cậy cực cao

UX

User Experience

Trải nghiệm người dùng

VR

Virtual Reality

Thực tế ảo

WCDMA

Wideband Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia
theo mã băng rộng

WiMax

Worldwide Interoperability
Microwave Access

Tương tác toàn cầu bằng
truy nhập viba

Communications

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

Transport

for

℘7℘

điều

khiển

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống thông tin di động hiện tại đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Cho đến
bây giờ mạng 4G đã được triển khai khắp cả nước, nhờ đó mà cuộc cách mạng công
nghê thông tin ngày càng bùng nổ. Nhiều thiết bị thông minh đã gắn liến với công việc
hay cuộc sống mỗi người như đồng hồ, tivi, đồ gia dụng, nhà thông minh...
Mạng 4G đã đáp ứng được tốc độ dữ liệu nhanh hơn, lên đến chục thậm chí hàng
trăm Mbps, khối lượng dữ liệu lớn hơn. Mặc dù vậy, với tốc độ phát triển các công
nghệ phần cứng tăng lên chóng mặt về tốc độ xử lý và số lượng thiết bị hiện nay thì
tương lai không xa mạng 4G vẫn sẽ không đáp ứng nổi. Đó là một thách thức lớn đối
với nhà mạng, điều đó đặt ra hệ thống thông tin di động tiếp theo gọi tắt là 5G, phải
đạt tốc độ nhanh hơn gấp nhiều lần so với 4G, độ trễ thấp, hiệu suất hoạt động cao hơn
và mang đến những trải nghiệm tiến tiến hơn cho người dùng.
5G (Thế hệ mạng di động thứ 5 hoặc hệ thống không dây thứ 5) là thế hệ tiếp
theo của công nghệ truyền thông di động sau thế hệ 4G. Theo các nhà phát minh, mạng
5G sẽ có tốc độ nhanh hơn khoảng 100 lần so với mạng 4G hiện nay, giúp mở ra nhiều

khả năng mới và hấp dẫn. Lúc đó, xe tự lái có thể đưa ra những quyết định quan trọng
tùy theo thời gian và hoàn cảnh. Tính năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà và trôi
chảy hơn, làm cho chúng ta cảm thấy như đang ở trong cùng một mạng nội bộ. Các cơ
quan chức năng trong thành phố có thể theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thông, mức
độ ô nhiễm và nhu cầu tại các bãi đậu xe, do đó có thể gửi những thông tin này đến
những chiếc xe thông minh của mọi người dân theo thời gian thực.
Mạng 5G được xem là chìa khóa để chúng ta đi vào thế giới mạng lưới vạn vật
kết nối internet, trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để trích xuất dữ
liệu từ các đối tượng và từ môi trường. Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp vào các
thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe hơi và thiết
bị đeo. Tuy nhiên, để cung cấp 5G, các nhà mạng sẽ cần phải tăng cường hạ tầng cơ
sở hạ tầng (gọi là trạm gốc). Họ có thể bắt đầu bằng cách khai thác dải phổ hiện còn
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘8℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

trống. Sóng tín hiệu với tần số đo MHz sẽ được nâng cao lên thành GHz hay thậm chí
nhanh hơn. Mạng 5G được tung ra vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và
người tiêu dùng.
Trên đây là những khó khăn thách thức thực sự cho các nhà mạng, và đây cũng
lý do mà em chọn đề tài “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G”
làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp đại học. Nội dung đồ án gồm:
Chương 1: Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động

Chương 2: Kiến trúc của hệ thống thông tin di động 5G
Chương 3: Công nghệ cho phép và các dịch vụ 5G
Chương 4: Đa truy cập không trực giao (NOMA) cho mạng 5G
Em cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật và Công nghệ đã tạo điều kiện,
giúp đỡ và trang bị cho em những kiến thức quý báu. Em cũng xin chân thành cảm ơn
thầy ThS. Phạm Hồng Thịnh đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ
án này.
Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian cũng như năng lực bản thân nên nội dung
của đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy cô nhiệt tình đóng góp ý
kiến thêm để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Quy Nhơn, ngày 3 tháng 1 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trương Hồ Hữu trí

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘9℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

CHƯƠNG 1
QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hệ thống thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua sóng điện từ, tại đó

người dùng có thể vừa liên lạc, vừa di chuyển được. Các dịch vụ điện thoại di động
xuất hiện vào đầu những năm 1960 và phát triển không ngừng cho đến thời điểm hiện
tại. Cứ trung bình một thập kỷ, chúng ta sẽ chứng kiến sự xuất hiện của một thế hệ
thông tin di động mới. Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm cuối của thập kỷ
70 và đầu thập kỷ 80, đây là thệ thống thông tin di động tương tự cung cấp các dịch vụ
thoại. Thế hệ thứ 2 (2G) bắt đầu nổi lên từ những năm đầu của thập kỷ 90, thế hệ thứ 2
là công nghệ di động kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ thoại và cả dữ liệu. Thế hệ thứ 3
(3G) bắt đầu xuất hiện từ năm 2001 tại Nhật Bản, đặc trưng bởi việc cung cấp dịch vụ
thoại, dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao. Thế hệ 4G được thương mại hóa vào
những năm 2012 trở đi, cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn thế hệ
3G rất nhiều.

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động
Trên thế giới, ở những khu vực khác nhau có những tiêu chuẩn khác nhau cho
từng thế hệ thông tin di động, được thể hiện qua hình 1.1.
Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động được phát triển theo hướng:
1G GSM (2G) GPRS (2.5G) EDGE (2.75G) UMTS (3G) LTE (4G).

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 10 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)

Hệ thống thông tin di động 1G là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại,
được khơi mào ở Nhật vào năm 1979. Hệ thống thông tin di động 1G ứng dụng các
công nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, sử dụng phương thức đa truy
nhập phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM).
 Đặc điểm:
- Băng tần khoảng 150 MHz.
- Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch tương tự.
- Dịch vụ đơn thuần là thoại.
- Mỗi máy di động được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể.
- Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi máy di động.
 Một số hệ thống thông tin di động 1G điển hình:
• NMT (Nordic Mobile Telephone): được phát triển ở một số nước Bắc Âu vào năm
1982. Có hai tiêu chuẩn khác nhau là NMT-450 và NMT-900. NMT-450 là hệ thống
được phát triển trước, sử dụng dải tần 450MHz và NMT-900 được phát triển sau với
dải tần 900MHz.
• TACS (Total Access Communications System): được triển khai đầu tiên tại Anh vào
năm 1985 và được phát triển ở một số nước Trung Âu và Nam Âu, TACS sử dụng dải
tần 900MHz.
• AMPS (Advanced Mobile Phone System): được triển khai đầu tiên ở Bắc Mỹ vào năm
1978 và phát triển ở một số quốc gia Nam Mỹ, Úc và New Zealand, AMPS sử dụng
dải tần 800MHz.
 Những hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G:
- Phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ.
- Gây tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động dịch chuyển.
- Không đảm bảo tính bí mật cuộc gọi.
- Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng.
- Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau.
- Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.
- Kích thước thiết bị di động lớn.

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
Hệ thống thông tin di động 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ
thuật số. Thông tin di động 2G sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời
gian TDMA và đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Các kỹ thuật này cho phép sử
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 11 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

dụng tài nguyên băng thông hiệu quả hơn nhiều so với 1G. Hầu hết thuê bao di động
hiện nay vẫn còn sử dụng công nghệ 2G này.
 Đặc điểm:
- Phương thức đa truy nhập: Sử dụng đa truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp.
- Sử dụng chuyển mạch kênh.
- Dung lượng tăng, chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ truyền dữ liệu.
 Một số hệ thống thông tin di động 2G điển hình:
• GSM (Global System for Mobile Communication): được triển khai đầu tiên tại Châu
Âu vào năm 1990. GSM sử dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA có tốc độ từ 6,5 – 13
kb/s.
 Các hệ thống GSM phổ biến:
- GSM 900: có dải tần cơ bản (890 – 960)MHz. Trong đó:
+

Đường lên: (890 – 915)MHz.

+

Đường xuống: (935 – 960)MHz.

Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á.
-

GSM 1800: có dải tần cơ bản (1.710 – 1.880)MHz. Trong đó:
+

Đường lên: (1.710 – 1.785)MHz.

+

Đường xuống: (1.805 – 1.880)MHz.

Hệ thống này cũng được sử dụng ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á, tuy nhiên
phổ biến nhất là ở Châu Mỹ và Canada.
-

GSM 1900: có dải tần cơ bản (1.850 – 1.990)MHz. Trong đó:
+

Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.

+

Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.

Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ.
• IS-136 (Interim Standard – 136): Do AT&T (American Telephone and Telegraph
Corporation) đề xuất vào năm 1990. Chuẩn IS-136, được biết đến với cái tên khác là
D-AMPS (Digital – Advanced Mobile Phone System), sử dụng kỹ thuật đa truy nhập
phân chia theo thời gian (TDMA), có tốc độ dữ liệu lên đến 30 kb/s.
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 12 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

IS-136 được nâng cấp từ hạ tầng mạng AMPS hoạt động ở băng tần 1900MHz,
trong đó:
+

Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.

+

Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.

• CdmaOne hay IS-95 (Interim Standard – 95A): là tiêu chuẩn thông tin di động
CDMA băng hẹp của Mỹ do Qualcomm đề xuất và được chuẩn hóa vào năm 1993.
IS-95 sử dụng dải tần (869 – 894)MHz và độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi
hướng lên và xuống. Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 kb/s.

Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Hàn Quốc, Hồng Kông, Nhật Bản,
Singapore và một số nước Đông Á.
 Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
Hệ thống thông tin di động 2G ra đời nhằm giải quyết những hạn chế của hệ
thống thông tin di động 1G. Hệ thống thông tin di động 2G co những ưu điểm sau:
-

Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.
Hệ thống số chống nhiễu kênh cùng tần số (CCI: Co-Channel Interference) và chống
nhiễu kênh kề (ACI: Adjacent Channel Interference) hiệu quả hơn, làm tăng dung

-

lượng hệ thống, đảm bảo chất lượng thông tin.
Điều khiển động việc cấp phát kênh một cách liên tục giúp cho việc sử dụng tần số

-

hiệu quả hơn.
Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, báo hiệu dễ dàng

-

xử lý bằng phương pháp số.
Có nhiều dịch vụ mới nhận thực hơn (kết nối với ISDN).
 Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
Độ rộng dải thông băng tần của hệ thống còn nhỏ nên các dịch vụ ứng dụng cũng bị
hạn chế (không đáp ứng được các yêu cầu phát triển cho các dịch vụ thông tin di động

-

đa phương tiện cho tương lai).
Tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động 2G là không thống nhất, do đó việc chuyển
giao toàn cầu khó thực hiện được.

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 13 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

1.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G
Hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ hệ thống thông tin di động
2G. Sự nâng cấp này đôi khi được coi là sự chuẩn bị để tiến tới hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ 3 (3G).
-

 Đặc điểm của hệ thống thông tin 2,5G:
Các dịch vụ số liệu được cải tiến:
+ Tốc độ bit cao hơn.
+ Hỗ trợ kết nối Internet.
- Hỗ trợ thêm phương thức chuyển mạch gói.
 Một số hệ thống thông tin di động 2,5G điển hình:
• GPRS (General Packet Radio Service)
GPRS là bước phát triển tiếp theo của GSM và IS-136 để cung cấp dịch vụ dữ

liệu tốc độ cao cho người dùng do Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI
(European Telecommunications Standards Institute) đưa ra vào năm 1999. GPRS có
tốc độ dữ liệu từ 14,4 kb/s đến 115 kb/s nhưng theo lý thuyết thì GPRS có thể cung
ứng tốc độ dữ liệu lên đến 171,2 kb/s. GPRS là một giải pháp chuyển mạch gói. Đây
cũng là một bước đệm trong quá trình chuyển từ thế hệ 2G lên 3G của nhà cung cấp
dịch vụ GSM/IS-136.

• EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)
Được triển khai tại Mỹ vào năm 2003, EDGE là một công nghệ di động được
nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kb/s cho
người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144 kb/s cho người dùng di chuyển tốc độ
cao. Trên quá trình tiến đến 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2.75G.
• IS-95B
IS-95B là hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ IS-95A và triển khai
rộng rãi vào năm 1999. IS-95B là một tiêu chuẩn khá linh hoạt cho phép cung cấp dịch
vụ số liệu tốc độ cao lên đến 115 kb/s.
• CDMA2000 1xRTT

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 14 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

CDMA2000 1xRTT là giai đoạn đầu của CDMA2000, được nâng cấp từ IS-95B

và được triển khai từ năm 2000 nhằm cải thiện dung lượng thoại của IS-95B và hỗ trợ
khả năng truyền số liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307,2 kb/s. Tuy nhiên, các thiết bị đầu
cuối thương mại của 1x mới chỉ cho phép tốc độ đỉnh lên tới 153,6 kb/s. Cũng giống
như EDGE, CDMA2000 1xRTT được xem như hệ thống 2,75G.
-

 Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2,5G:
Cung cấp 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, dịch vụ vô

-

tuyến gói đa năng.
Cung cấp 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 các dich vụ liên quan đến SMS (Short Message Service) như: mở rộng bản

-

chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS.
Tăng cường công nghệ SIM (Subcriber Indentification Module).
Hỗ trợ các dịch vụ mạng thông minh.
Cải thiện các dịch vụ chung như: dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin
di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu.
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng cả về số lượng, tốc
độ lẫn chất lượng của người sử dụng, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International

Telecommunication Union) đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa thông tin di động thế hệ thứ
ba (3G) với tên gọi IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the Year
2000) nhằm nâng cao tốc độ truy nhập, mở rộng nhiều loại hình dịch vụ, đồng thời
tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên
tục của thông tin di động.
Nhiều tiêu chuẩn cho IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống
WCDMA và CDMA-2000 đã được ITU chấp nhận và được đưa vào hoạt động vào
những năm đầu của thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ Đa truy
nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access). Điều này cho phép
thực hiện tiêu chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động
3G.
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 15 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

 Một số hệ thống thông tin di động 3G điển hình:
• UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia
theo mã băng rộng WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). UMTS
được chuẩn hóa bởi 3GPP (3 rd Generation Partnership Project). WCDMA UMTS là
công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi
lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa UMTS cung cấp là 1920 kb/s, tuy nhiên thông thực tế tốc
độ này chỉ khoảng 384 kb/s. Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và

HSUPA đã được đề xuất. Khi cả hai kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là
HSDPA. HSDPA thường được biết đến như là hệ thống thông tin di động 3,5G.
-

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Tăng tốc độ đường xuống (Downlink)
lên tốc độ tối đa trên lý thuyết là 14,4 Mb/s, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8

-

Mb/s đến 3,6 Mb/s.
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Tăng tốc độ đường lên (Uplink) đồng
thời cải tiến QoS (Quality of Service). Kỹ thuật này cho phép người dùng Upload
thông tin với tốc độ lên tới 5,8 Mb/s về mặt lý thuyết.
• CDMA2000
CDMA2000 được triển khai trên cơ sở CDMA2000 1xRTT, đại diện cho họ công
nghệ cao gồm các chuẩn: CDMA2000 EV-DO (Evolution – Data Optimized) và
CDMA2000 EV-DV (Evolution – Data and Voice). CDMA2000 được chuẩn hóa bởi
3GPP2. CDMA2000 là công nghệ 3G được lữa chọn bởi các nhà cung cấp mạng sử
dụng CdmaOne.

-

CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể cho
tốc độ dữ liệu lên đến 2,4 Mb/s cho đường xuống và 153 Kb/s cho đường lên. 1xEVDO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1 Mb/s và đặc
biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2 Mb/s. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho

-

phép ghép 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 73,5 Mb/s.
CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.

CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ đỉnh lên đến 4,8 Mb/s cho đường xuống và 307
Kb/s cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 16 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless
hay Sprint đều đã chọn EV-DO.
• TD-SCDMA (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access)
TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi CCSA (China Communications
Standards Accociation) và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung
Quốc, dùng kỹ thuật song công TDD (Time Division Duplex). TD-SCDMA có thể
hoạt động trên một dải tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2 Mb/s) hay 5MHz (cho tốc độ 6
Mb/s).
1.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G)
Công nghệ tiền 4G là bước chuẩn bị để nâng cấp từ công nghệ 3G lên 4G, ở một
số nơi, người ta còn gọi đây là mạng 3,9G. Một số công nghệ tiền 4G có thể kể đến là:
LTE (Long Term Evolution), WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave
Access), UMB (Ultra Mobile Broadband).
• 3GPP LTE
3GPP LTE là hệ thống tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G
dựa trên công nghẹ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng
nhất cho truyền thông di động thế hệ thứ tư (4G).

3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa
phương tiện với tốc độ trên 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ 3km/h, và đạt 30 Mb/s
khi di chuyển với tốc độ cao khoảng 120km/h, tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với
tốc độ truyền dữ liệu của công nghệ HDSPA. Do đó công nghệ này cho phép sử dụng
các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển.
3GPP LTE sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) và kỹ thuật MIMO (Multiinput Multi-output).
-

Ưu điểm nổi bật:
+ Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mb/s và trên kênh
đường lên có thể đạt 50 Mb/s.
+ Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển.
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 17 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

+

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

Sẽ không còn chuyển mạch kênh. Tất cả sẽ dựa trên IP. VoIP sẽ được sử

dụng cho dịch vụ thoại.
+ Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện tại. Tuy nhiên, mạng

LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G sẵn có. Điều này hết
sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì không cần thay đổi
toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng.
• WiMax
WiMax là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích toàn cầu dựa trên cơ sở
tiêu chuẩn IEEE 802.16 do Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử IEEE (Institute of Electrical
and Electronics Engineers) đề xuất. Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đưa ra những yêu cầu, chỉ
tiêu kỹ thuật nhằm tập trung giải quyết các vấn đề trong mạng vô tuyến băng rộng
điểm – đa điểm PMP (Point – MultiPoint) về giao diện vô tuyến bao gồm: Lớp điều
khiển truy cập môi trường MAC (Medium Access Control) và lớp vật lý PHY
(Physical Layer).
WiMax là một chuẩn không dây tạo ra khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ
cao cho cả mạng cố định lẫn mạng không dây di động.
• UMB
Chuẩn UMB được phát triển bởi 3GPP2 nhằm hỗ trợ cho mạng CDMA2000.
-

Một số đặc điểm kỹ thuật:
+ Có các kỹ thuật Multiple Radio và Anten tiên tiến.
+ Sử dụng kỹ thuật MIMO, Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA

(Space Division Multiple Access).
+ Sử dụng các kỹ thuật quản lý nhiễu tiên tiến.
+ Tốc độ dữ liệu cao nhất có thể lên tới 288 Mb/s đối với đường lên và 75

-

Mb/s đối với đường xuống.
 Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 3G:
Việc đạt được tốc độ truyền số liệu cao là rất khó đối với công nghệ CDMA do can

-

nhiễu giữa các dịch vụ.
Khó có thể tạo ra một dải đầy đủ các dịch vụ đa tốc độ với yêu cầu về hiệu năng và
QoS khác nhau do những hạn chế đối với mạng lõi gây ra bởi tiêu chuẩn giao diện vô

-

tuyến.
Yêu cầu băng thông lớn.
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 18 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

-

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

Phí dịch vụ tương đối cao.
1.6 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G)
Vào tháng 3 năm 2008, tổ chức ITU-R đã đưa ra các yêu cầu tiêu chuẩn cho hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) với tên gọi IMT – Advanced. Theo IMT –
Advanced, hệ thống thông tin di động 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

-

Xây dựng dựa hệ thống mạng IP chuyển mạch gói.
Đáp ứng được tốc độ dữ liệu đỉnh lên đến 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ nhanh, và

-

1 Gb/s khi di chuyển với tốc độ chậm (hoặc đứng yên).
Có thể linh hoạt trong việc sử dụng và chia sẽ tài nguyên mạng để hỗ trợ số lượng lớn

-

người sử dụng đồng thời trong một Cell.
Độ rộng băng thông có thể thay đổi được một cách linh hoạt, phạm vi thay đổi có thể

-

lên đến 40 MHz.
Có hiệu suất sử dụng phổ tần đỉnh lên đến 15 b/s/Hz đối với đường xuống và 6,75
b/s/Hz đối với đường lên (tức nếu đường xuống đạt tốc độ 1Gb/s thì chỉ chiếm dụng

-

khoảng 67 MHz băng thông).
Hiệu suất sử dụng phổ tần của hệ thống, trường hợp trong nhà, là 3 b/s/Hz/cell cho

-

đường xuống và 2,25 b/s/Hz/cell cho đường lên.
Dễ dàng thực hiện chuyển giao giữa những mạng phức tạp.

Khả năng cung cấp các dịch vụ chất lượng cao cho thế hệ đa phương tiện tiếp theo.
Hiện nay, chỉ có hai hệ thống đáp ứng được các yêu cầu trên và được ITU công
nhận là hệ thống thông tin di động 4G, đó là: LTE-Advanced (được phát triển bởi
3GPP) và WirelessMAN-Advanced (được phát triển bởi IEEE).
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tồn tại, không
chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat video, TV di
động mà còn các dịch vụ HDTV, các dịch vụ tối thiểu như thoại, dữ liệu và các dịch vụ
khác. Nó cho phép chuyển giao giữa các mạng vô tuyến trong khu vực cục bộ và có
thể kết nối với hệ thống quảng bá video số.

-

Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 4G:
Yêu cầu thiết bị tương thích để có thể kết nối với mạng 4G.
Thiết bị di động tiêu hao năng lượng hơn.
Yêu cầu thành phần hệ thống phức tạp.
Chi phí dịch vụ và giá thành thiết bị tương đối cao.

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 19 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

1.7 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm (5G)

Để đảm bảo cho sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động, vào tháng 2
năm 2013, ba tổ chức của Trung Quốc là: Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin
MIIT, Ủy ban Phát triển và Cải cách Quốc gia NDRC và Bộ Khoa học và Công nghệ
MOST đã cùng nhau hợp tác thành lập nhóm “IMT-2020 (5G) Promotion” dựa trên
nền tảng của nhóm “IMT-Advanced Promotion” nhằm hướng đến việc xây dựng và
phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5 (5G).
Theo IMT 2020, hệ thống 5G phải đáp ứng được những tiêu chí sau:
-

Tốc độ dữ liệu cao hơn hệ thống hiện tại từ 10 đến 100 lần.
Độ trễ gần như bằng 0.
Đáp ứng phục vụ được số lượng lớn thiết bị (hàng triệu thiết bị trên 1 km2).
Đáp ứng được Thông lượng cao hơn, khoảng vài chục Tbps/km2 .
Đảm bảo kết nối liên tục với các thiết bị di chuyển với tốc độ cực nhanh, lên tới hơn

-

500 km/h.
Nâng cao hiệu quả sử dụng phổ lên từ 5 đến 15 lần.
Giảm chi phí tiêu hao trên mỗi bit dữ liệu khoảng 100 lần.
Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng lên hơn 100 lần.
Để làm được điều này, cần phải có những nền tảng kỹ thuật mới để nâng cấp quá
trình xử lý và truyền dữ liệu của hệ thống di động hiện nay. Đã có nhiều kỹ thuật được
đề xuất, ví dụ như:
-

-

Công
nghệ

Công nghệ truyền dẫn không dây:
o Massive MIMO.
o Đa truy nhập: NOMA, BDMA…
o Nâng cao kỹ thuật đa sóng mang: FBMC, UBMC…
o Các kỹ thuật điều chế và mã hóa tiên tiến: WAN, tiền mã hóa…
Công nghệ mạng không dây:
o Mạng truy cập vô tuyến đám mây C-RAN.
o Mạng di động MN.
o Truyền thông D2D.
Bảng 1.1: Tổng quan hệ thống thông tin di động
1G

2G

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

3G

℘ 20 ℘

4G

5G

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

Năm ra
đời

19701980

1990-2004

2004-2010

2010-2020

2020

Dải Tần
Số

824894Mhz

840-1900Mhz

1.8-2.5Ghz

2-8Ghz

30-300Ghz

144kbps2Mbps

Tốc độ mong
muốn 10Gbps

2.4Kbps

Tín hiệu

Tương tự

Số

Số

Số

Số

Chuẩn
IEEE

802.11

802.11b

802.11g/a

802.11n

802.11ac

Chuẩn
công
nghệ

APMS,T
ACS

GSM based,
UMTS/HSPA
GPRS, EDGE

LTE/ LTE
nâng cao,
Wimax, Wifi

WWWW

Mạch
điện tử

Gói dữ liệu
Mạch điện tử, (không cho
Gói dữ liệu
giao
tiếp
không khí)

Tất cả các gói Tất cả các gói
tin
tin

Chuyển
mạch
Mạng lõi
(Core
Network
)
Kiểu
truyền
tin

Dịch vụ

PSTN

64Kbps

100Mbps1Gbps

Tốc độ

PSTN

Hợp nhất
Hợp
theo
theo
chiều
ngang
ngang

Gọi thoại

Gói N/W

Internet

Internet

Hợp
nhất
nhất
Hợp nhất theo
theo
chiều
chiều
chiều ngang và
ngang
và
chiều dọc
chiều dọc
Khả năng kết
Tích hợp với Khả năng kết
nối thông tin
dịch vụ thoại, nối dữ liệu
cao, các thiết
video và dữ năng động,
bị đeo được và
liệu
chất các thiết bị có

trí tuệ nhân
lượng cao
thể đeo được
tạo.

nhất Hợp
chiều theo
ngang

Thoại kĩ thuật
số, tin nhắn kí
tự, sức chứa
dữ liệu gói tin
cao hơn

1.8 Kết luận chương 1
Hệ thống 5G trong tương lai sẽ đem lại cho người sử dụng những trải nghiệm
hoàn toàn mới về chất lượng dịch vụ, nơi mà chúng ta có thể kết nối với mọi vật xung
quanh mọi lúc, mọi nơi. Mạng 5G sẽ là một mạng lưới hoàn chỉnh cho mạng di động
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 21 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

không dây, hướng đến một thế giới không dây “thực sự”, một thế giới Internet of
Things (IoT).

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 22 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

CHƯƠNG 2
KIẾN TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G
 Giới thiệu chương: Chương này sẽ đưa ra các yêu cầu tối thiểu của hệ thống thông
tin di động thế hệ thứ 5 (5G) từ đó tập trung phân tích ra các nhu cầu cuối cùng của
hệ thống di động 5G rồi đưa đến kết luận cho kiến trúc và các công nghệ, kỹ thuật mới
của 5G.
2.1 Số liệu thực tế và thách thức
2.1.1 Những số liệu thực tế
Thời điểm hiện tại, mạng 4G mới bắt đầu được đưa vào sử dụng, nhưng đến năm
2020, các nhà phân tích cho rằng, sẽ liên tục xảy ra tình trạng quá tải thông tin.
Nguyên nhân, cho dù sự tăng vọt về doanh số bán hàng của các loại điện thoại thông
minh (smartphone) và máy tính bảng (tablet) đồng nghĩa với khối lượng dữ liệu ngày
càng lớn. Sau đây là một số thống kê mới nhất về lĩnh vực viễn thông được trích từ
trang web statista.com (một chuyên trang thống kê) và Cục viễn thông Việt Nam để
thấy sự tăng trưởng mạnh mẽ của lĩnh vực viễn thông.
• Số lượng người dùng smartphone trên toàn thế giới từ 2014 đến 2020 (tính bằng

tỷ) [1]:

Hình 2.1: Số lượng người dùng smartphone trên toàn thế giới từ 2014 đến 2020 (tính
bằng tỷ).
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 23 ℘

Điện tử - Viễn thông K36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

• Các lô hàng điện thoại thông minh toàn cầu dự báo từ năm 2010 đến năm 2021
(triệu đơn vị) [2]:

Hình 2.2: Các lô hàng điện thoại thông minh toàn cầu dự báo từ năm 2010 đến
năm 2021 (triệu đơn vị).
• Tổng băng thông kết nối internet trong nước Việt Nam năm 2017 (Mbps) [3]:

Hình 2.3: Tổng băng thông kết nối internet trong nước năm 2017 (Mbps).
Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 24 ℘

Điện tử - Viễn thông K36

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

GVHD: ThS. Phạm Hồng Thịnh

• Tổng băng thông kết nối internet Việt Nam đi quốc tế năm 2017 (Mbps) [4]:

Hình 2.4: Tổng băng thông kết nối internet quốc tế năm 2017 (Mbps).
Trên đây là một số thống kê tiêu biểu cho thị trường viễn thông tính đến năm
2017 và một số dự đoán cho các năm tiếp theo.
2.1.2 Thách thức đối với hệ thống thông tin di động thứ 5
Từ những số liệu thực tế đã trình bày ở phần 2.1.1 có thể nhận ra rằng ngay từ
khi mạng Viettel và các mạng khác triển khai hoàn tất mạng 4G hồi tháng 4 năm 2017
tại Việt Nam thì lượng dữ liệu đi quốc tế phát sinh ra rất lớn. Trong khi đó lượng người
sử dụng và lượng thiết bị smartphone (chưa kể các thiết bị khác) vẫn tăng một cách
đều đặn.
Như vậy, khi thiết bị người dùng (UE) phát triển đều như hiện tại mà dữ liệu
ngày càng phát sinh ra càng nhiều, đến một lúc nào đó sẽ bị quá tải, khi đó người dùng
sẽ có xu hướng chọn lưu trữ điện toán đám mây để lưu trữ các tập tin. Nếu tập tin có
dung lượng lớn thì sẽ cần một khoảng thời gian rất lâu để tập tin đó upload xong, điều
đó làm người dùng cảm thấy khó chịu. Đó là thách thức cho hệ thống thông tin di động
tiếp theo phải được nâng cấp gấp nhiều lần so với 4G đó là khả năng tương tác linh
hoạt và hỗ trợ nhiều loại thiết bị khác nhau. Ngoài những kết nối tới điện thoại thông
minh hoặc máy tính bảng, nó còn cung cấp thêm các liên kết tới thiết bị đeo tay, smart-

Trương Hồ Hữu Trí – 3651080057

℘ 25 ℘

Điện tử - Viễn thông K36