Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

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

NGUYỄN THỊ THÚY HÒA

TỔNG QUAN MẠNG 4G LTE VÀ GIẢI PHÁP
CỦA VIETTEL TRONG VIỆC TRIỂN KHAI 4G
Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

HÀ NỘI - 2019


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

NGUYỄN THỊ THÚY HÒA

TỔNG QUAN MẠNG 4G LTE VÀ GIẢI PHÁP
CỦA VIETTEL TRONG VIỆC TRIỂN KHAI 4G
Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

HÀ NỘI - 2019


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự của cá nhân
tơi, chưa được cơng bố trong bất cứ một cơng trình nghiên cứu nào. Các số liệu, nội
dung được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn hợp lệ và đảm bảo tuân thủ các
quy định về bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ.
Tơi xin chịu trách nhiệm về đề tài nghiên cứu của mình.

Học viên

Nguyễn Thị Thúy Hịa

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu đề tài làm luận văn tốt

nghiệp cao học, ngồi sự cố gắng của bản thân, tơi đã nhận được sự quan tâm, giúp
đỡ nhiệt tình của thầy hướng dẫn và các thầy cô giảng dạy, nhiều tập thể, cá nhân
trong và ngồi trường.
Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách
khoa Hà Nội, cùng tồn thể các thầy cơ giáo trong Viện Điện tử - Viễn thông đã
truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản và tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành
luận văn này.
Đặc biệt, tơi xin cảm ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn
Khang về sự hướng dẫn nhiệt tình và những ý kiến đóng góp q báu để luận văn
của tơi được hồn thành tốt hơn.
Trong quá trình nghiên cứu vì nhiều lý do khác nhau, luận văn khơng tránh
khỏi những thiếu sót, hạn chế. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý
kiến của các thầy, cơ giáo và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 4
MỤC LỤC ........................................................................................................ 5
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... 7
CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ....................................................... 9

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ LTE ........................................ 3
1. Giới thiệu chương.......................................................................................... 3
2. Quá trình phát triển LTE ............................................................................... 3
3. Điểm vượt trội của LTE so với mạng khác ................................................... 9
3.1. LTE và 3G .................................................................................................. 9
3.2. LTE và WIMAX ...................................................................................... 11
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................. 13
CHƢƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG LTE................................................... 14
1. Giới thiệu chương........................................................................................ 14
2. Kiến trúc mạng LTE.................................................................................... 14
3. Các đường giao tiếp giữa lõi với mạng truy cập vô tuyến .......................... 25
4. Các đường giao tiếp với cơ sở dữ liệu người dùng ..................................... 25
5. Cấu trúc chuyển vùng Roaming .................................................................. 25
6. Kết nối với các mạng khác .......................................................................... 26
7. Các kênh sử dụng trong E-UTRAN ............................................................ 27
8. Các giao thức trong cấu hình kiến trúc cơ bản của hệ thống ...................... 28
9. Một số đặc tính của kênh truyền ................................................................. 31
9.1. Trải trễ đa đường: ..................................................................................... 31
9.2. Các loại fading ......................................................................................... 32
9.3. Dịch tần Doppler ...................................................................................... 32
9.4. Nhiễu MAI đối với LTE........................................................................... 32
HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................. 34
CHƢƠNG III: TRUY CẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE ........................... 35
1. Giới thiệu chương........................................................................................ 35
2. Các chế độ truy nhập vô tuyến .................................................................... 35
3. Các kỹ thuật sử dụng trong LTE ................................................................ 36
4. Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM ......................... 36
5. Kỹ thuật SC-FDMA .................................................................................... 47
6. Kỹ thuật MIMO........................................................................................... 49
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................. 53
CHƢƠNG IV: GIẢI PHÁP CỦA VIETTEL VỚI CÔNG NGHỆ LTE
TẠI VIỆT NAM ............................................................................................ 54
1. Giới thiệu chương........................................................................................ 54
2. Thực trạng ................................................................................................... 54
3. Đề xuất về giải pháp kỹ thuật, công nghệ ................................................... 55
4. Kết quả triển khai ........................................................................................ 57
5. Dịch vụ Data cơ bản .................................................................................... 57
6. Dịch vụ thoại chất lượng cao (VoLTE) ...................................................... 60
7. Công nghệ Internet of things (Internet vạn vật IoT) ................................... 61
7.1. Các cấu hình triển khai NB IoT ............................................................... 64
7.2. Ảnh hưởng của NB IoT inband đối với mạng LTE hiện có .................... 65
7.3. Ảnh hưởng của NB IoT guard-band đối với mạng LTE hiện có ............. 66
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 .............................................................................. 67
KẾT LUẬN LUẬN VĂN .............................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 69

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT

Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Sơ đồ tóm lượt sự phát triển của hệ thống TTDD ............................... 8
Hình 2: Lộ trình phát triển của LTE và các công nghệ khác .......................... 11
Hình 3: Sự chuyển đổi cấu trúc UTRAN sang E-UTRAN ............................. 15
Hình 4: Kiến trúc EPS ..................................................................................... 15
Hình 5: Các thành phần trong mạng EPS ....................................................... 16
Hình 6: eNodeB kết nối tới các nút logic khác và các chức năng chính ........ 17
Hình 7: MME kết nối tới các nút logic khác và các chức năng. ..................... 19
Hình 8: Các kết nối S-GW tới các nút logic khác và các chức năng chính .... 21
Hình 9: P-GW kết nối tới các node logic khác và các chức năng chính......... 23
Hình 10: PCRF kết nối tới các nút logic khác & các chức năng chính .......... 24
Hình 11: Cấu trúc chuyển vùng truy cập với P-GW trong mạng nhà............. 26
Hình 12: Kiến trúc liên mạng với 3G UMTS ................................................. 26
Hình 13: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển trong EPS ..................... 29
Hình 14: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng trong EPC. .................. 30
Hình 15: Các ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người
dùng cho giao diện X2 .................................................................................... 31
Hình 16: Truyền đơn sóng mang .................................................................... 36
Hình 17: Nguyên lý của FDMA ..................................................................... 36
Hình 18: Ngun lý đa sóng mang ................................................................. 36
Hình 19: So sánh phổ tần của OFDM với FDMA ......................................... 37
Hình 20: Tần số-thời gian của tín hiệu OFDM .............................................. 37
Hình 21: Các sóng mang trực giao với nhau .................................................. 38
Hình 22: Biến đổi FFT .................................................................................... 39
Hình 23: Thu phát OFDM .............................................................................. 40

Hình 24: Chuỗi bảo vệ GI ............................................................................... 40
Hình 25: Sóng mang con OFDMA ................................................................. 43

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Hình 26: OFDM và OFDMA.......................................................................... 43
Hình 27: Chỉ định tài nguyên của OFDMA trong LTE ................................. 44
Hình 28: Cấu trúc của một khối tài nguyên.................................................... 45
Hình 29: Cấu trúc bố trí tín hiệu tham khảo ................................................... 46
Hình 30: Đặc tính đường bao của tín hiệu OFDM ......................................... 46
Hình 31: PAPR cho các tín hiệu khác nhau ................................................... 47
Hình 32: OFDMA và SC-FDMA ................................................................... 48
Hình 33: Thu phát SC-FDMA trong miền tần số ........................................... 49
Hình 34: Mơ hình SU-MIMO và MU-MIMO ............................................... 50
Hình 35: Ghép kênh khơng gian ..................................................................... 51

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

3GPP

Third Generation

Tổ chức chuẩn hóa mạng di động

Partnership Project

thế hệ thứ 3

Adaptive Antenna System

Hệ thống antenna thích ứng

A
AAS

Acknowledgement (In

ACK

ARQ Protocols)
Adjacent Channel

ACLR

Leakage Ratio
Access Gateway (in

AGW

LTE/SAE)
Acknowledged Mode

AM

(RLC Configuration)
Adaptive Modulation And

AMC

Coding
Automatic Repeat-

ARQ

Request

Báo nhận (trong giao thức ARQ)
Hệ số rò rỉ kênh lân cận
Cổng truy nhập
Chế độ báo nhận (cấu hình RLC)
Mã hóa và điều chế thích nghi
u cầu lặp lại tự động

B

BCCH

Broadcast Control
Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá

BER

Bit-Error Rate

Tỷ lệ lỗi bit

BLER

Block-Error Rate

Tỷ lệ lỗi khối

Broadcast/Multicast

Trung tâm dịch vụ

Service Center

broadcast/multicast

BM-SC
BPSK

Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

BS

Base Station

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Trạm gốc

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

BSC

Base Station Controller

Khối điều khiển trạm gốc

BTC

Block Turbo Code

Mã turbo khối

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

Convolutional Code

Mã chập

C
CC

Code-Division

CDM

Multiplexing
Code Division Multiple

CDMA

Access

Ghép kênh phân chia theo mã

Đa truy nhập phân chia theo mã

CN

Core Network

Mạng lõi

CP

Cyclic Prefix

Tiền tố tuần hoàn

Continuous Packet

CPC

Connectivity

Khả năng kết nối gói liên tục

CPICH

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ thị chất lượng kênh truyền

CRC

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra tính dư tuần hoàn

CS

Circuit Switched

Chuyển mạch kênh

D
DCCH
DCH
DFE
DFT
DFTS-OFDM
DL

Dedicated Control
Channel
Dedicated Channel
Decision Feedback
Equalization
Discrete Fourier

Transform

Kênh điều khiển dành riêng
Kênh dành riêng
Cân bằng hồi tiếp để quyết định
Biến đổi fourier rời rạc

DFT-Spread OFDM, See

OFDM trải phổ DFT, cũng được

Also SC-FDMA

xem như là SC-FDMA

Downlink

Đường xuống

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

DL-SCH
DPCCH

Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống

Dedicated Physical
Control Channel
Dedicated Physical

DPCH

Channel

DPDCH

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Dedicated Physical Data
Channel

Kênh điều khiển vật lý dành riêng
Kênh vật lý dành riêng
Kênh dữ liệu vật lý dành riêng

DRX

Discontinuous Reception

DTCH

Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng
Discontinuous

DTX

Transmission

Sự thu nhận không liên tục

Sự phát không liên tục

E
Enhanced Dedicated

E-DCH

Channel

Kênh dành riêng nâng cao

eNodeB

E-UTRAN NodeB

NodeB E-UTRAN

EPC

Evolved Packet Core

Lõi gói cải tiến

European
ETSI

Telecommunication
Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
Âu

F
FCC
FDD
FDM
FDMA

Federal Communications
Commission
Frequency Division
Duplex
Frequency Division
Multiplexing
Frequency Division
Multiple Access

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hồ

Hội đồng truyền thơng liên bang
Song cơng phân chia theo tần số
Ghép kênh phân chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo tần số

Lớp: CH2016B - KTVT

Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

FFT

Fast Fourier Transform

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Biến đổi fourier nhanh

G
GERAN

GSM EDGE RAN
General Packet Radio

GPRS

Services

GSM

Mạng truy nhập vơ tuyến GSM
EDGE
Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp

Global Sytem For Mobile

Hệ thống truyền thơng di động

Communications

tồn cầu

Hybrid ARQ

ARQ hỗn hợp

High Speed Circuit

Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ

Switched Data

cao

Home Location Register

Thanh ghi định vị thường trú

High-Speed Downlink

Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ

Shared Channel

cao

High Speed Downlink

Truy nhập gói đường xuống tốc độ

Packet Access

cao

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

High Speed Uplink Packet

Truy nhập gói đường lên tốc độ

Access

cao

H
HARQ
HSCSD
HLR
HS-DSCH
HSDPA
HSPA
HSUPA
I
IEEE

Institute Of Electrical And
Electronics Engineers

Viện kỹ sư điện và điện tử

IFFT

Inverse FFT

FFT đảo ngược

IMS

IP Multimedia Subsystem

Hệ thống con đa truyền thông IP

International Mobile
IMT-2000

Telecommunications

Viễn thông di động quốc tế 2000

2000

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT

Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

IR

Incremental Redundancy

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Sự dư thừa gia tăng

International
ITU

Telecommunications

Hiệp hội viễn thông quốc tế

Union
L
LTE

Long Term Evolution

Sự phát triển dài hạn

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trường

M
MAC

Multimedia
MBMS

Broadcast/Multicast
Service
Multicast And Broadcast

MBS

Service
Multiple Input Multiple

MIMO

Ouput

MSC

Mobile Switching Center

Broadcast đa truyền thông/dịch vụ
multicast
Dịch vụ multicast và broadcast
Nhiều đầu vào nhiều đầu ra
Trung tâm chuyển mạch di động

N

Negative
NAK

Acknowledgement (In
ARQ Protocols)

Báo nhận thất bại (trong giao thức
ARQ)

NodeB, a logical node
handling

NodeB

transmission/reception

Một node logic điều khiển việc

in multiple cells.

phát và thu trong nhiều tế bào. Có

Commonly, but not

khi cịn xem như tương ứng với

necessarily,

một trạm gốc.

corresponding to a base
station

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

O
OFDM
OFDMA

Orthogonal Frequency

Ghép kênh phân chia theo tần số

Division Multiplexing

trực giao

Orthogonal Frequency

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Division Multiple Access

trực giao

Peak to Average Power

Hệ số cơng suất đỉnh trên trung

Ratio

bình

P
PAPR

Hệ số đỉnh trên trung bình (giống

PAR

Peak to Average Ratio

PCCH

Paging Control Channel

Kênh điều khiển tìm gọi

PCH

Paging Channel

Kênh tìm gọi

Pre-coding Control

PCI

Indication

PDCCH

Kênh điều khiển đường xuống vật

Control Channel

lý

Protocol

PDSCH

Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa

Physical Downlink
Packet Data Convergence

PDCP

như PAPR)

Physical Downlink Shared
Channel

Giao thức hội tụ dữ liệu gói
Kênh chia sẻ đường xuống vật lý

PDU

Protocol Data Unit

Đơn vị dữ liệu giao thức

PHY

Physical layer

Lớp vật lý

Q
QAM
QoS
QPSK

Quadrature Amplitude
Modulation
Quality of Service
Quadrature Phase Shift
Keying

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Điều chế biên độ cầu phương

Chất lượng dịch vụ
Khóa dịch pha cầu phương

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

R
RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RB

Resource Block

Khối tài nguyên

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RLC

Radio Link Protocol

Giao thức liên kết vô tuyến

RNC

Radio Network Controller Khối điều khiển mạng vô tuyến
Robust Header

ROHC

Compression

Nén tiêu đề mạnh mẽ

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RS

Reference Symbol

Ký hiệu tham khảo

Retransmission Sequence

RSN

Number

Số thứ tự truyền lại

S
SC-FDMA
SDMA

Single Carrier FDMA

FDMA đơn sóng mang

Spatial Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo khơng

Access

gian

Space Frequency Block

SFBC

Coding
Signal To Interference

SIR

Ratio

SNR

Mã hóa khối khơng gian-tần số
Hệ số tín hiệu trên nhiễu

Signal To Noise Ratio

Hệ số tín hiệu trên tạp âm

Time Dvision-Code

Đa truy nhập phân chia theo mã và

Division Multiple Access

thời gian

Time Division Duplex

Song công phân chia thời gian

Time Division

Ghép kênh phân chia theo thời

Multiplexing

gian

Time Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo thời

T
TD-CDMA
TDD
TDM
TDMA

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

Access
Time DivisionTD-SCDMA

Synchronous Code
Division Multiple Access

TF

Transport Format
Transport Format

TFC

Combination
Transparent Mode (RLC

TM

Configuration)
Transmission Time

TTI

Interval

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

gian
Đa truy nhập phân chia theo mã
đồng bộ, phân chia theo thời gian
Định dạng truyền tải
Sự kết hợp định dạng truyền tải
Chế độ trong suốt (cấu hình RLC)
Khoảng thời gian truyền dẫn

U
User Equipment, the
UE

3GPP name for the mobile
terminal

Thiết bị người dùng, tên 3GPP đặt
cho thiết bị đầu cuối di động

UL

Uplink

Đường lên

UL-SCH

Uplink Shared Channel

Kênh chia sẻ đường lên

Unacknowledgement
UM

Mode (RLC
Configuration)
Universal Mobile

UMTS

Telecommunications
System

UTRA
UTRAN

Chế độ không báo nhận (cấu hình
RLC)
Hệ thống viễn thơng di động tồn
cầu

Universal Terrestrial

Truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn

Radio Access

cầu

Universal Terrestrial

Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất

Radio Access Network

tồn cầu

W

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

WCDMA

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Wideband Code Division

Đa truy nhập băng rộng phân chia

Multiple Access

theo mã

Voice Over IP

Thoại qua IP

Zadoff-Chu

Chuỗi Zadoff-Chu

V
VoIP
Z
ZC

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

Lớp: CH2016B - KTVT

Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp viễn thông đã chứng kiến những phát triển ngoạn mục
trong những năm gần đây. Khi công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G
chưa có đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình trên tồn cầu thì người ta đã bắt
đầu nói đến cơng nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây.
Trong hơn một thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiến thành công to lớn của
mạng thông tin di động thế hệ thứ hai 2G. Mạng 2G chia ra làm 2 loại dựa trên
TDMA và CDMA. Sau một thời gian phát triển thì mạng GSM dùng TDMA sử
dụng phổ biến ở Châu Âu được sử dụng khắp thế giới và mạng CDMAONE sử
dụng CDMA được sử dụng ở Mỹ và một phần châu Á. Tiếp nối thế hệ thứ hai,
mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang phát triển nhiều nơi trên thế
giới. Cải tiến nối bật của mạng 3G so với mạng 2G là khả năng cung ứng truyền
thơng gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện.
Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kĩ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử
dụng mạng CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc. Gần đây
công nghệ WIMAX cũng được thu nhận vào họ hàng 3G bên cạnh các cơng nghệ
nói trên.
Ở Nhật nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa
phương tiện di động với khả năng kết nối mọi lúc, mọi nơi, khả năng di động toàn
cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng. NTT DoCoMo xem 4G như là một mở
rộng của mạng thông tin di động tế bào 3G. Quan điểm này được xem như là một
quan điểm tuyến tính trong đó mạng 4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến để cung
ứng tốc độ trên 100Mb/s. Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE,
UMB hay WiMAX 802.16m.
Ở Việt Nam, hiện nay 3G đang phát triển rầm rộ và để tiến lên 4G khơng cịn

xa nữa. Vào ngày 18/4/2017, sau 6 tháng kể từ khi nhận giấy phép cung cấp dịch vụ
4G, Tập đồn Cơng nghiệp Viễn thơng Qn đội (Viette) chính thức khai trương
mạng 4G với 37.000 trạm thu phát sóng trên tồn quốc với các gói cước đa dạng và
rẻ hơn 3G đến 60%. Để hòa nhập với xu thế chung, em chọn đề tài “Tổng quan

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

1

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam” để có
cơ hội nghiên cứu, tìm hiểu kĩ hơn về cơng nghệ mới này. Điều này phù hợp với xu
thế phát triển hiện tại của hệ thống viễn thông. Tương lai không xa mạng thông tin
di động 4G LTE sẽ được phỗ biến trên toàn thế giới và Việt Nam, đây là một bước
tiến vượt bậc trong công nghệ truyền thông.
Đồ án nghiên cứu về công nghệ LTE là công nghệ mới mẻ và phù hợp với
thực trạng hiện nay của Việt Nam và nó phát triển dựa vào các cơng nghệ trước mà
khơng cần phải xây mới hoàn toàn:
Nội dung nghiên cứu cụ thể:
Chƣơng 1: Tổng quan công nghệ LTE.
Chƣơng 2: Kiến trúc mạng LTE.
Chƣơng 3: Truy cập vô tuyến trong LTE.
Chƣơng 4: Giải pháp của Viettel với công nghệ LTE tại Việt Nam.

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

2

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ LTE
1. Giới thiệu chƣơng
Cơng nghệ LTE phát triển dựa theo nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng sử
dụng dịch vụ thoại, truyền data…của người sử dụng. Phát triển dựa trên hạ tầng
mạng sẵn có và tăng chất lượng dịch vụ cho người sử dụng. Chương này làm rõ về
quá trình phát triển LTE và lịch sử ra đời, các so sánh giữa các thông số của LTE so
với các công nghệ khác như Wimax, 3G cũng được đề cập cụ thể trong chương này
nhằm làm người đọc hình dụng sơ bộ tổng quan của LTE.
2. Q trình phát triển LTE
Hệ thống thơng tin di động phát triển rất mạnh mẽ trong thời gian gần đây.
Các bước tiến mạnh mẽ của mạng có thể thấy rõ qua các q trình phát triển hệ
thống thơng tin di động từ 1G đến hiện nay. Lịch sử phát triển hệ thống thơng tin di
động có thể tóm gọn lại như sau:
 Thế hệ 1G:
Đây là hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức đa truy nhập
phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần số FM với các đặc điểm:
 Phương thức truy nhập: FDMA.
 Dịch vụ đơn thuần là thoại.
 Chất lượng thấp.

 Bảo mật kém.
Một số hệ thống sử dụng:
 NMT (Nordic Mobile Telephone): Sử dụng băng tần 450Mhz triển khai tại
các nước Bắc Âu vào năm 1981.
 TACS (Total Access Communication System): Triển khai ở Anh vào năm
1985.
 AMPS (Advance Mobile Phone System): Triển khai tại Bắc Mỹ vào năm
1978 tại băng tần 800Mhz.
Đặc điểm:
- Truyền dẫn vô tuyến dựa trên tín hiệu tương tự (analog signals).
HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

3

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- Khơng cho phép mã hố tín hiệu để bảo mật.
- Là nền tảng cho sự phát triển của mạng thông tin di động. Mặc dù thiết bị
đầu cuối lớn và nặng, chi phí đắt đỏ.

Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1:
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy
nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung
lượng và tốc độ. Nó bao gồm các hạn chế sau:

- Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ.
- Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra. Chỉ cung cấp dịch vụ thoại nhưng chất
lượng thoại kém, khơng hỗ trợ truyền dữ liệu.
- Kích thước thiết bị đầu cuối lớn (4,5kg -> 250g).
- Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.
- Dung lượng thấp (mỗi kênh vơ tuyến có BW 30 kHz).
- Khơng tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm
cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở các nước khác.
Giải pháp để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật
thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới ưu điểm hơn về
cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp. Vì vậy đã xuất hiện hệ thống thông tin
di động thế hệ 2.
 Thế hệ 2G
Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật số
(digital circuit-switched). Kỹ thuật này chiếm ưu thế hơn 1G với các đặc điểm sau:
 Dung lượng tăng.
 Chất lượng thoại tốt hơn
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu
 Phương thức truy nhập: TDMA, CDMA băng hẹp.

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

4

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

Một số hệ thống điển hình:
 GSM (Global System for Mobile Phone) sử dụng phương thức truy cập
TDMA được triển khai tại châu Âu.
 D-AMPS (IS-136-Digital Advance Mobile Phone System) sử dụng phương
thức truy cập TDMA được triển khai tại Mỹ.
 IS-95 (CDMA One) sử dụng phương thức truy cập CDMA được triển khai
tại Mỹ và Hàn Quốc.
 PDC (Personal Digital Cellular) sử dụng phương thức truy cập TDMA được
triển khai tại Nhật Bản.
Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 2:
 Vẫn tồn tại quá nhiều họ tiêu chuẩn nên khó roaming.
 Tốc độ dữ liệu vẫn chưa đáp ứng được các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao (2,5G:
GPRS; 2,75G: EDGE).
 Bảo mật vẫn ở mức thấp: Hiện nay mã 64-bit A5/1 có thể bị phá gần như
trong thời gian thực.
 Thế hệ 3G
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn
trung gian là thế hệ 2, 5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc
nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3
gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng, là hệ thống mạng được sử dụng phỗ
biến hiện nay, có các ưu điểm mạnh mẽ so với 2 thế hệ cũ. Đây là thế hệ thứ ba của
chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và ngoài thoại
(tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, Hình ảnh…). 3G cung cấp cả hai hệ thống là
chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập
radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này
so với 2G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, Hình ảnh chất lượng cao
cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau.
Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dữ liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng
hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các chuẩn cơng nghệ

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

5

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD),
CDMA2000 và TD-SCDMA :
 UMTS (đơi khi cịn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập
WCDMA. UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP. 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 là 1920Kbps (gần 2Mbps). Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps.
Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đă được đề nghị.
Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA. HSPA thường
được biết đến như là công nghệ 3,5G.
 HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di
động). Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm
1,8Mbps (hoặc tốt lắm là 3,6Mbps). Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm 2008,
207 mạng HSDPA đă và đang bắt đầu triển khai, trong đó đă thương mại hoá ở 89
nước trên thế giới.
 HSUPA: Tăng tốc độ uplink (đường lên) và cải tiến QoS. Kỹ thuật này cho
phép người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết). Cũng
trong cùng báo cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đă
triển khai mạng HSUPA ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển

khai mạng HSUPA.
 CDMA2000: Bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission
Technology), CDMA2000 (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EVDV(Evolution -Data and Voice). CDMA2000 được chuẩn hố bởi 3GPP2.
CDMA2000 là cơng nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne.
 CDMA2000 1xRTT: Chính thức được công nhận như là một công nghệ
3G, tuy nhiên nhiều người xem nó như là một cơng nghệ 2,75G đúng hơn là 3G.
Tốc độ của 1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đă triển khai chỉ
giới hạn tốc độ peak ở 144Kbps.
 CDMA2000 EV-DO: Sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và
có thể cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

6

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

lên. 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thơng gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến
3,1Mbps và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps. Bên cạnh đó, 1xEVDO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ
liệu với tốc độ 73,5Mbps.
 CDMA2000 EV-DV: Tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh
1,25MHz. CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường
xuống và đến 307Kbps cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đă dừng
vô thời hạn việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA
như Verizon Wireless và Sprint đă chọn EV-DO.

 TD-SCDMA: Là chuẩn di động được đề nghị bởi "China Communications
Standards Association" và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của
Trung Quốc. TD-SCDMA dùng song cơng TDD. TD-SCDMA có thể hoạt động
trên một dăi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps).
Ngày xuất hành của TD-SCDMA đă bị đẩy lùi nhiều lần. Nhiều thử nghiệm về công
nghệ này đă diễn ra từ đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic gần đây.
Đặc điểm:
- Bảo mật được cải thiện, UE có khả năng nhận thực mạng
- Cung cấp đa dạng dịch vụ hơn trên nền dịch vụ data.
- Tốc độ truyền dữ liệu vẫn chưa đảm bảo để truyền data tốc độ cao ví dụ: xem
HD, 2K, 4K, game thực tế ảo…
 Thế hệ 4G LTE
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. UMTS
thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên tồn thế giới. Để đảm bảo
tính cạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đă bắt đầu
dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với
tên gọi Long Term Evolution (LTE). 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm
giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các
băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở

HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

7

Lớp: CH2016B - KTVT


Tổng quan mạng 4G LTE và giải pháp của Viettel trong việc triển khai 4G ở Việt Nam

PGS.TS. Nguyễn Văn Khang

và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối. Các mục tiêu của công
nghệ này là:
 Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20Mhz.
 Tải lên: 50 Mbps.
 Tải xuống: 100 Mbps.
 Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1Mhz so
với mạng HSDPA Rel.6.
 Tải lên: gấp 2 đến 3 lần.
 Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần.
 Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0-15 km/h. Vẫn hoạt
động tốt với tốc độ từ 15-120 km/h. Vẫn duy trước được hoạt động khi thuê bao di
chuyển với tốc độ từ 120-350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).
 Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm
chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30-100km thì khơng hạn chế.
 Độ dài băng thơng linh hoạt: có thể hoạt động với các băng tần 1.25Mhz,
1.6 Mhz, 10Mhz, 15Mhz và 20Mhz cả chiều lên và chiều xuống. Hỗ trợ cả hai
trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không.
Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kĩ thuật mới được áp dụng, trong đó
nổi bật là kĩ thuật vơ tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực giao), kĩ
thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy
hoàn toàn trên nền IP (all-IP Network), và hỗ trợ cả hai chế độ FDD và TDD.

Hình 1: Sơ đồ tóm lƣợt sự phát triển của hệ thống TTDD
HVTH: Nguyễn Thị Thúy Hoà

8

Lớp: CH2016B - KTVT