Nghiên cứu về đề xuất phương án quy hoạch lại băng tần 700MHZ dành cho IMT tại việt nam

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
----------------------------------

BÙI MINH ĐỨC

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH
LẠI BĂNG TẦN 700MHZ DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT
NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

HÀ NỘI – 2018


HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

BÙI MINH ĐỨC

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH
LẠI BĂNG TẦN 700MHZ DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 8.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. LÊ NHẬT THĂNG

Th.S. NGUYỄN ANH TUẤN

HÀ NỘI - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Bùi Minh Đức


ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin cảm ơn gia đình, người thân đã luôn bên cạnh trong và là nguồn động
lực lớn lao để tôi làm việc và học tập.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Nhật Thăng, công
tác tại Khoa Đào tạo Sau Đại học, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông và
thầy Th.S. Nguyễn Anh Tuấn, công tác tại Cục Tần số, Bộ Thông tin và Truyền
thông, đã luôn hướng dẫn tận tình trong quá trình làm luận văn.
Đồng thời cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè và đồng nghiệp đã động viên,
hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2018

Bùi Minh Đức


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................ II
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT.......................................... V
DANH SÁCH HÌNH VẼ................................................................................... VIII
DANH SÁCH BẢNG BIỂU................................................................................. IX
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT....2
1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) IMT-2000................................2
1.1.1. Khái quát trình hình thành và phát triển của hệ thống IMT-2000............2
1.1.2. Những đặc điểm chính của hệ thống IMT-2000........................................ 3
1.1.3. Những tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống IMT-2000..............................5
1.2. Công nghệ vô tuyến di động thế hệ thứ 4 (4G) IMT-Advanced......................6
1.2.1. Khái quát về LTE..................................................................................... 6
1.2.2. Khái quát về LTE-Advanced..................................................................... 8
1.3. Kết luận chương 1........................................................................................ 10
CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH BĂNG TẦN 700MHZ CHO THÔNG TIN DI
ĐỘNG IMT TRÊN THẾ GIỚI............................................................................ 11
2.1. Khuyến nghị của Liên minh Viễn thông Quốc tế - ITU................................11
2.2. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại khu vực Châu Á Thái Bình
Dương (APT 700)................................................................................................ 13
2.3. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại Châu Âu (CEPT 700)..............14
2.4. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại Hoa Kỳ.................................... 16
2.5. Quy hoạch và sử dụng băng tần 700 MHz cho IMT tại một số quốc gia trong

khu vực và trên thế giới....................................................................................... 17
2.6. Kết luận chương 2........................................................................................ 18
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CAN NHIỄU ĐỐI VỚI DỊCH VỤ IMT SỬ DỤNG
BĂNG TẦN 700 MHZ.......................................................................................... 20


iv

3.1. Đánh giá khả năng can nhiễu giữa truyền hình số mặt đất sử dụng băng tần
470-694 MHz và dịch vụ IMT sử dụng băng 700MHz........................................ 20
3.2. Đề xuất các điều kiện kỹ thuật đảm bảo không xảy ra can nhiễu giữa dịch vụ
IMT sử dụng băng 700MHz và các dịch vụ sử dụng băng tần khác....................23
3.2.1. Can nhiễu từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE............................23
3.2.2. Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài trời và
trong nhà.......................................................................................................... 29
3.3. Kết luận chương 3......................................................................................... 35
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH BĂNG TẦN 700MHZ
DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT NAM..................................................................... 36
4.1. Thực trạng sử dụng và quy hoạch băng tần 694-806 MHz tại Việt Nam......36
4.2. Đề xuất một số phương án quy hoạch băng tần 694-806 MHz cho thông tin
di động IMT tại Việt Nam.................................................................................... 37
4.2.1. Nguyên tắc đề xuất quy hoạch............................................................... 37
4.2.2. Các phương án quy hoạch lại băng tần 700 MHz..................................38
4.3. Phân tích, đánh giá và đề xuất lựa chọn phương án quy hoạch băng tần 694806 MHz cho thông tin di động IMT phù hợp cho Việt Nam..............................43
4.3.1. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz phù hợp với Việt Nam............43
4.3.2. Phương án quy hoạch lại băng tần 700MHz kết hợp băng tần 800MHz
tại Việt Nam..................................................................................................... 44
4.4. Kết luận chương 4......................................................................................... 50
KẾT LUẬN............................................................................................................ 52
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................... 53

v

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
3GPP
ARQ
AS
AWS
BBU
BSC
CDMA
COFDM

DVB-C

DVB-S

DVB-T
EC-GSM
EGSM
EIRP
FDD


GSM

HARQ

I/N

IEC
IMT


vi

IMT-2000

IMT-A
IoT
ISO
LTE
LTE-A
LTE-M
MIMO
NAS
NB-IoT
OFDM

OFDMA

PDCP
PDUs
PHY
QAM


QoS

QPSK
RFU
RLC
RRC
RRU
SNR


vii

TDD
UE
UTRAN

WCDMA


viii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1 Phương án quy hoạch A5.......................................................................... 11
Hình 2.2 Phương án quy hoạch A8.......................................................................... 12
Hình 2.3 Phân chia song công theo tần số FDD...................................................... 13
Hình 2.4 Phân chia song công theo thời gian TDD................................................ 14
Hình 2.5 Phương án quy hoạch băng tần CEPT 700............................................... 14
Hình 2.6 Quy hoạch băng tần 700/800 MHz cho IMT tại Châu Âu........................15
Hình 3.1 Các cell của DVB-T và LTE [8]............................................................... 21
Hình 3.2 Can nhiễu giữa trạm gốc LTE và máy phát DVB-T.................................. 22
Hình 3.3 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài trời...22
Hình 3.4 Can nhiễu từ máy thu LTE tới DVB-T ở trong nhà.................................. 23

Hình 3.5 Mặt nạ phát xạ phổ tần trạm DVB-T........................................................ 25
Hình 3.6 Receiver blocking mask của trạm gốc LTE.............................................. 26
Hình 4.1 Số mạng LTE thương mại và số quốc gia đã ấn định các khối băng tần
theo phương án APT700-FDD................................................................................ 39
Hình 4.2 Số loại thiết bị LTE hỗ trợ APT 700 – FDD............................................. 39


ix

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Sắp xếp kênh theo băng tần 700 MHz..................................................... 23
Bảng 3.2 Các tham số của DVB-T......................................................................... 24
Bảng 3.3 Các đặc tính cơ bản của trạm gốc LTE..................................................... 25
Bảng 3.4 Các đặc tính của UE................................................................................. 27
Bảng 3.5 Các tham số tín hiệu nhiễu DTT và LTE.................................................. 30
Bảng 3.6 Tham số ngân sách liên kết ở băng tần 700 MHz..................................... 31
Bảng 3.7 Khoảng cách tối thiểu giữa UE và máy thu DTT..................................... 35


1

MỞ ĐẦU
Hiện nay với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, lĩnh vực thông tin di động
hay các dịch vụ viễn thông đang là đòn bẩy chính để phát triền kinh tế xã hội, phục
vụ nhu cầu đa dạng và không ngừng tăng lên của con người. Nhưng nguồn tài
nguyên tần số là hữu hạn và vô cùng đắt đỏ nên việc sử dụng sao cho hợp lý là vấn
đề đang được đặt ra.
Việt Nam đang ở trong lộ trình số hóa (2011-2020) và sẽ chuyển đổi hoàn
toàn từ công nghệ tương tự (analog) sang công nghệ số (digital). Sau khi số hoá toàn
bộ sẽ giải phóng một phần băng tần UHF(470-806) MHz để phát triển dịch vụ thông

tin di động IMT-2000 (3G), IMT-A (4G/LTE/LTE-A) và các dịch vụ vô tuyến điện
khác.
Quy hoạch lại băng tần 700MHz là vấn đề rất cấp thiết hiện nay, để tạo điều
kiện cho thị trường viễn thông Việt Nam phát triển lành mạnh, cạnh tranh công bằng
phù hợp và hài hòa với các quốc gia khác trên thế giới.
Trên cơ sở đó, luận văn này xin đưa ra các phân tích và phương án quy hoạch
cho băng tần 700MHz. Từ đó, có đề xuất quy hoạch phù hợp nhất cho Việt Nam.
Luận văn bao gồm 4 chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động IMT
Chương 2: Quy hoạch băng tần 700MHz cho thông tin di động IMT trên thế
giới
Chương 3: Đánh giá can nhiễu đối với dịch vụ IMT sử dụng băng tần 700
MHz
Chương 4: Đề xuất phương án quy hoạch băng tần 700MHz dành cho IMT
tại Việt Nam


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG IMT
1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) IMT-2000
1.1.1. Khái quát trình hình thành và phát triển của hệ thống IMT-2000
Giữa thập niên 1980, Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU đã thành lập một
nhóm nghiên cứu để nghiên cứu về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, nhóm
nghiên cứu TG8/1. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ 3 của mình là Hệ thống Thông tin Di động Mặt đất Tương lai. Sau hơn 10 năm
phát triển, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống thông tin di động của mình thành Hệ
thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm 2000, IMT-2000.
Mục đích của IMT – 2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng

thời đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai
(2G) vào những năm 2000. 3G mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng
cao cấp, giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin
nhắn dạng văn bản), tải xuống âm thanh và hình ảnh với băng tần cao. Các ứng
dụng 3G thông dụng gồm: hội nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ
điện thoại máy ảnh; gửi và nhận e-mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin
video và MP3; thay cho modem để kết nối đến máy tính xách tay hay PDA và nhắn
tin dạng chữ với chất lượng cao…
IMT – 2000 mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép nhiều
phương tiện thông tin có thể cùng hoạt động, từ các phương tiện truyền thống cho
đến các phương tiện hiện đại và các phương tiện truyền thông đã có trong tương lai.
Vào năm 1999, ITU thông qua năm giao diện vô tuyến sử dụng IMT – 2000. Đó là
các giao diện:
-

IMT – DS (Direct Spead) – Trải phổ trực tiếp: còn được biết đến với tên

WCDMA hay UTRA – FDD và được sử dụng trong UMTS.
-

IMT – MC (Multi Carrier) – Đa sóng mang: còn được gọi là

CDMA2000.


3

–

IMT – TD (Time Division) – Phân chia theo thời gian: bao gồm TD

CDMA và TD – SCDMA, cả hai đều được chuẩn hóa để sử dụng trong UMTS.
IMT – SC (Single Carrier) – Đơn sóng mang: còn được gọi là
UWC –
136 hoặc EDGE.
- IMT – FT (Frequency Time): còn được gọi là DECT.
Trong 5 giao diện này, IMT – DS (hay UMTS) và IMT – MC (hay
CDMA2000) được coi là hai chuẩn chính. UMTS được phát triển ở châu Âu và là
thế hệ sau của GSM. CDMA2000 là thế hệ sau của cdmaOne và được phát triển ở
Mỹ.

1.1.2. Những đặc điểm chính của hệ thống IMT-2000
a)
-

Một số yêu cầu của mạng thông tin di động 3G

Hệ thống thông tin di động ba xây dựng trên tiêu chuẩn IMT-

2000. Với các tiêu chuẩn sau:
-

Sử dụng dải tần quy định Quốc Tế:

-

Đường lên : 1885 – 2025 MHZ .

-

Đường xuống :2110 – 2200 MHZ .

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin
vô tuyến.
-

Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến .

-

Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông .

-

Sử dụng được trong các môi trường khác nhau :

-

Công sở , ngoài đường , vệ tinh …..

-

Có thể hỗ trợ được các dịch vụ khác:

-

Môi trường ảo .

-

Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện .

-

Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới ra .
b)

-

Các tiêu chí chung để xây dựng IMT – 2000 bao gồm:

IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng và các

ứng dụng trên một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động.


4

Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đường lên: 1885 –
2025
MHz; đường xuống: 2110 -2200 MHz. IMT-2000 hỗ trợ tốc độ đường
truyền cao hơn: tốc độ tối thiểu là 2Mbps cho người dùng trong văn phòng
hoặc đi bộ, 348Kbps khi di chuyển trên xe.
Là hệ thống thông tin di động 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 từ cố định, di động,
thoại, dữ liệu, Internet đến các dịch vụ đa phương tiện.
-

Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
+ Các phương tiện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di động các
nhân và chuyển mạng toàn cầu
+
Đảm bảo chuyển mạng quốc tế cho phép người dùng có thể di
chuyển
đến bất kỳ quốc gia nào cũng có thể sử dụng một số điện thoại duy
nhất.
+ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu
chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.

-

Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.

-

Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với

tốc độ bit R như sau:
+ Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s
+ Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s
+ Vùng 2: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s
+ Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s.
c) Tính linh hoạt
Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành công nghiệp điện
thoại di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, các nhà khai thác
không muốn phải hỗ trợ giao diện và công nghệ khác. Điều này chắc chắn sẽ cản trở

sự phát triển của 3G trên toàn thế giới. IMT-2000 hỗ trợ vấn đề này, bằng cách cung
cấp hệ thống có tính linh hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ và ứng


5

dụng cao cấp. IMT-2000 hợp nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMTSC, IMT-FT) về giao tiếp sóng dựa trên ba công nghệ truy cập khác nhau (FDMA Đa truy cập phân chia theo tần số, TDMA - Đa truy cập phân chia theo thời gian và
CDMA - Đa truy cập phân chia theo mã). Dịch vụ gia tăng trên toàn thế giới và phát
triển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ.
d) Tính kinh tế
Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết định
gia tăng số lượng người dùng và các nhà khai thác.
e)

Tính tương thích

Các dịch vụ trên IMT-2000 có khả năng tương thích với các hệ thống hiện
có. Chẳng hạn, mạng 2G chuẩn GSM sẽ tiếp tục tồn tại một thời gian nữa và khả
năng tương thích với các hệ thống này phải được đảm bảo hiệu quả và liền mạch
qua các bước chuyển.
f) Thiết kế theo modul
Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộng dễ dàng để phát triển
số lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấp
nhất.

1.1.3. Những tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống IMT-2000
Các hệ thống thông tin di động thứ hai gồm: GSM, IS – 136, IS – 95 CDMA
và PDC. Trong qúa trình thiết kế các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ
thống thế hệ hai đã được các cơ quan tiêu chuẩn hoá của từng vùng xem xét để đưa
ra các đề xuất tương thích. Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 tiêu chuẩn công

nghệ cho giao diện truy nhập vô tuyến của thành phần mặt đất của các hệ thống
IMT-2000, bao gồm:
-

IMT-2000 CDMA Direct Spread (trải phổ trực tiếp), thường được

biết dưới tên WCDMA.
-

IMT-2000 CDMA Multi-Carrier (nhiều sóng mang), đây là phiên

bản 3G của hệ thống IS-95 (hiện nay gọi là cdmaOne)
-

IMT-2000 CDMA TDD


6

-

IMT-2000 TDMA Single-Carrier (một sóng mang), các hệ thống

thuộc nhóm này được phát triển từ các hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+
(được gọi là EDGE).
-

IMT-2000 FDMA/TDMA (thời gian tần số), đây là hệ thống các

thiết bị kéo dài thuê bao số ở châu Âu.

IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (thường được biết dưới tên
WiMAX di
động).
Mỗi tiêu chuẩn trong sáu tiêu chuẩn công nghệ nêu trên đều được các công ty
lớn và một số quốc gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ và
ra sức vận động. Các tiêu chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việc chiếm
lĩnh thị trường thông tin di động. Trong đó chỉ có 3 công nghệ được biết đến nhiều
nhất và phát triển thành công là WCDMA, CDMA 2000 1x EV-DO và WiMAX di
động.

1.2. Công nghệ vô tuyến di động thế hệ thứ 4 (4G) IMT-Advanced
1.2.1. Khái quát về LTE
LTE có thể được gọi với cái tên không chính thức là 3,9G. LTE sử dụng kỹ
thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA ở đường xuống. Ở
đường lên, LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng
mang SC-FDMA.
a)
-

Một số tính năng của LTE:

Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz: Tải xuống 100 Mbps;

Tải lên 50 Mbps.
-

Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1

MHz so với mạng HSDPA Rel. 6:
-

Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần; Tải lên: gấp 2 đến 3 lần.

-

Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h.

Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động
khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h
tùy băng tần)


7

-

Băng tấn sử dung: LTE có thể được triển khai ở nhiều băng tần khác

nhau như ở tần số 700Mhz, 900Mhz, 1800Mhz, 1900Mhz, 2300Mhz…
-

Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ tróng 5km,

giảm chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30-100km thì không hạn chế.
Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.4Hz,
3MHz,
5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả 2
trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
-

LTE cung cấp các tốc độ dữ liệu cao hơn cho cả đường lên và đường

xuống.
-

Ngoài làm tăng tốc độ số liệu thực LTE còn làm giảm trễ gói.

-

Tăng cường giao diện không gian cho phép tăng tốc độ số liệu. LTE

được xác định trên mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới dựa trên công
nghệ
OFDM cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên.
-

Hiệu quả sử dụng phổ tần cuả OFDM được nâng cao nhờ sử dụng

kỹ thuật điều chế bậc cao 64QAM. Mã hóa turbo, mã hóa xoắn cùng với
các kỹ thuật vô tuyến bổ xung như kỹ thuật MIMO kết quả là thông lượng
trung bình tăng lên 5 lần so với HSPA.
-

Môi trường toàn IP. LTE là sự chuyển dịch tới mạng lõi toàn IP với

giao diện mở và kiến trúc đơn giản hóa. Đây là bước chuyển đổi của 3GPP
tù hệ thống mạng lõi đang tồn tại kết hợp song song trước đó la chuyển
mạch kênh và chuyển mạch gói sang mạng lõi chi sử dụng chuyển mạch
gói.
b)

-

Kiến trúc mạng LTE

Một kiến trúc phẳng là cần thiết, kiến trúc phẳng với ít nút tham gia

sẽ làm giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất. Bắt đầu từ phiên bản 7, 3GPP đã
phát triển ý tưởng đường hầm trực tiếp cho phép mặt phẳng người dùng bỏ
qua SGSN.


-

Kiến trúc mạng LTE được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu lượng

chuyển mạch gói với tính di động linh hoạt, chất lượng dịch vụ (QoS) và độ
trễ tối thiểu. Một phương pháp chuyển mạch gói cho phép hỗ trợ tất cả các
dịch


8

vụ bao gồm cả thoại thông qua các kết nối gói. Kết quả là trong một kiến
trúc phẳng hơn, rất đơn giản chỉ với 2 loại nút cụ thể là nút B phát triển
(eNB) và phần tử quản lý di động/cổng (MME/GW). Điều này hoàn toán
trái ngược với nhiều nút mạng trong kiến trúc mạng phân cấp hiện hành của
hệ thống 3G. Một thay đổi lớn nữa là phần điều khiển mạng vô tuyến
(RNC) được loại bỏ khỏi đường dữ liệu và chức năng của nó hiện nay được
thành lập ở eNB. Một số ích lợi của một nút duy nhất trong mạng truy nhập
là giảm độ trễ và phân phối của việc xử lý tải RNC vào nhiều eNB. Việc

loại bỏ RNC ra khỏi mạng truy nhập có thể một phần do hệ thống LTE
không hỗ trợ chuyển giao mềm..

1.2.2. Khái quát về LTE-Advanced
LTE-A là sự tiến hóa của công nghệ LTE, công nghệ dựa trên OFDMA này
được chuẩn hóa bởi 3GPP trong phiên bản (Release) 8 và 9. LTE-Advanced, dự án
được nghiên cứu và chuẩn hóa bởi 3GPP vào năm 2009 với các đặc tả được mong
đợi hoàn thành vào quí 2 năm 2010 như là một phần của Release 10 nhằm đáp ứng
hoặc vượt hơn so với những yêu cầu của thế hệ công nghệ vô tuyến di động thứ 4
(4G) IMT-Advance được thiết lập bởi ITU. LTE Advance sẽ tương thích ngược và
thuận với LTE, nghĩa là các thiết bị LTE sẽ hoạt động ở cả mạng LTE-Advance mới
và các mạng LTE cũ. ITU đã đưa ra các yêu cầu cho IMT-Advance nhằm tạo ra định
nghĩa chính thức về 4G. Thuật ngữ 4G sẽ áp dụng trên các mạng tuân theo các yêu
cầu của IMT-Advance xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134. Một số yêu cầu then
chốt bao gồm:
-

Hỗ trợ độ rộng băng tần có thể lên đến 40 MHz.

-

Khuyến khích hỗ trợ các độ rộng băng tần rộng hơn.

-

Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu là 15 b/s/Hz

(giả sử sử dụng MIMO 4×4).
-

Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu là 6.75 b/s/Hz

(giả sử sử dụng MIMO 4×4).
-

Tốc độ thông lượng lý thuyến là 1,5 Gb/s.


9

Hiện tại chưa có công nghệ nào đáp ứng những yêu cầu này. Điều này thách
thức những công nghệ mới như LTE-Advanced và IEEE 802.16m. Một số công ty,
tổ chức cố gắng dán nhãn các phiên bản hiện tại của WiMAX và LTE là 4G nhưng
điều này chỉ chính xác đối với phiên bản tiến hóa của các công nghệ trên. LTE-A
thực chất chỉ là bản nâng cấp của LTE nhằm hướng đến thỏa mãn các yêu cầu của
IMT- Advanced. Việc nâng cấp này được thể hiện ở chỗ các công nghệ đã được sử
dụng trong LTE thì vẫn sử dụng trong LTE-A (OFDMA, SC- FDMA, MIMO, AMC,
Hybrid ARQ…). Tuy nhiên có một số cái tiến để phát huy tối đa hiệu quả của chúng
như MIMO tăng cường, với cấu hình cao hơn (8x8 MIMO)… Đồng thời LTE-A còn
được ứng dụng thêm nhiều kỹ thuật mới để nâng cao đặc tính của hệ thống như:
-

Carrier aggregation (tổng hợp sóng mang).

-

Multi- antenna enhancement (đa ăng ten cải tiến).

-

Relays (trạm chuyển tiếp).

-

Heterogeneous Network (mạng không đồng nhất).

-

Coordinate multipoint (phối hợp đa điểm).

Bằng việc áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật công nghệ mới như trên, LTE-A
có các đặc tính cao hơn hẳn so với LTE về nhiều mặt(tốc độ, băng thông, hiệu suất
sử dụng phổ, độ trễ xử lý…).
a)

Kiến trúc mạng LTE-Advanced

- Phần lõi chính của kiến trúc E-UTRAN là Node B phát triển (eNodeB),
cung cấp giao diện vô tuyến với mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều
khiển kết cuối hướng đến UE. Giao diện kết nối các eNodeB với nhau được
gọi là giao diện X2. Ngoài ra, 3GPP cũng xem xét đến các nút chuyển tiếp
(relay) và cách thức chuyển tiếp phức tạp cho việc mở rộng hiệu năng mạng.
Mục tiêu của công nghệ mới này là tăng vùng phủ, tốc độ dữ liệu cao hơn và
hiệu năng QoS tốt hơn và công bằng hơn đối với những người sử dụng khác
nhau. eNode B cung cấp E-UTRAN với những giao thức kết cuối mặt phẳng
điều khiển và mặt phẳng người sử dụng cần thiết, bao gồm có PDCP (giao


10

thức hội tụ dữ liệu gói), RLC (điều khiển liên kết vô tuyến), MAC (điều
khiển truy nhập môi trường), và các giao thức lớp vật lí (PHY). Chồng giao
thức mặt phẳng điều khiểm có thêm các giao thức điều khiển tài nguyên vô
tuyến (RRC). Mạng truy nhập vô tuyến LTE-Advanced sử dụng một kiến
trúc phẳng, hoàn toàn IP, với chỉ một loại nút đó eNodeB. eNodeB chịu trách
nhiệm cho tất cả các chức năng liên quan đến phần vô tuyến trong một hoặc
nhiều ô (cells). Một nhiệm vụ cơ bản của eNodeB đó là tạo ra miền có 3
vùng (3 sector). eNodeB kết nối đến mạng EPC thông qua giao diện S1, đặc
biệt hơn là kết nối đến S-GW thông qua giao diện S1-u (phần giao diện S1
cho người sử dụng), và kết nối đến MME thông qua giao diện S1-c (giao
diện S1 mặt phẳng điều khiển). Một Nút B phát triển có thể được kết nối đến
hiều MME/S-GW cho mục đích chia tải và dự phòng.
- Mạng lõi gói phát triển EPC: Các thành phần chính của mạng lõi phát triển
EPC bao gồm: Thực thể quản lí di động (MME), Cổng phục vụ (S-GW),
Cổng mạng dữ liệu gói (PDN-GW).

1.3. Kết luận chương 1
Chương 1 đã đưa ra khái quát lịch sử hình thành, phát triển của hệ thống
IMT-2000 cũng như những đặc điểm chính của hệ thống IMT-2000, công nghệ LTE
và LTE-A [9]. Công nghệ LTE-A [9] thể hiện những ưu điểm vượt trội so với các
mạng thế hệ trước. Tốc độ triển khai mạng 4G LTE-A [4] diễn ra ngày càng nhanh
thể hiện qua sự tăng trưởng về số lượng nhà mạng đã và đang triển khai 4G và số
lượng thuê bao.