BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Đề tài: TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG (5G)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
----------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
Đề tài:

TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
(5G)

Sinh viên thực hiện: Đào Anh Hào
Giáo viên hướng dẫn: Ths. Phan Thanh Minh

TPHCM, 5 – 2020


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MẠNG 5G ......................................... 2
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG 5G .................................................................. 4
2.1. Mạng truy cập vô tuyến .................................................................................... 4
2.2. Mạng lõi............................................................................................................ 7
2.2.1. AMF ............................................................................................................ 9
2.2.2. SMF .......................................................................................................... 10
2.2.3. UPF ........................................................................................................... 10
2.2.4. PCF ........................................................................................................... 11
2.2.5. AF ............................................................................................................. 11
2.2.6. NSSF ......................................................................................................... 11
2.2.7. AUSF ........................................................................................................ 11
2.2.8. UDM ......................................................................................................... 11
2.2.9. NEF ........................................................................................................... 12

2.2.10. NRF......................................................................................................... 12
CHƯƠNG 3: GIAO THỨC MẠNG 5G ............................................................... 13
3.1. Lớp PHY......................................................................................................... 14
3.2. Lớp 2 5G MAC, RLC, PDCP ......................................................................... 16
3.2.1. MAC ......................................................................................................... 17
3.2.2. RLC........................................................................................................... 19
3.2.3. PDCP ........................................................................................................ 20
3.3. RRC ................................................................................................................ 23
CHƯƠNG 4: PHỔ BĂNG TẦN, CÔNG SUẤT TRONG MẠNG 5G ............... 24
CHƯƠNG 5: THUẬN LỢI VÀ THÁCH THỨC TRONG MẠNG 5G ............... 26
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................28


LỜI MỞ ĐẦU
Theo Tổng Cục Thống kê, tổng số thuê bao điện thoại tại thời điểm cuối tháng
3/2020 ước tính đạt 129,2 triệu thuê bao. Với nhu cầu ngày càng cao của người sử
dụng về tốc độ truy cập cũng như truyền tải tín hiệu cũng nhu chất lượng hiển thị
ngày càng được ổn định hơn thì qua trải qua nhiều năm phát triển qua các thế hệ
mạng di động 1G với cơng nghệ tương tự, 2G với số hóa dữ liệu, 3G di động băng
thông, 4G internet di động.
Với việc kế thừa những cơng nghệ đã có và phát triển thêm. 5G hứa hẹn sẽ đem lại
trải nghiệm cũng như đảm bảo được tốc độ truy cập tốt nhất đến người dùng so
với các thế hệ mạng di động trước.
Vậy 5G được hình thành như thế nào? Gồm những phần gì? Chúng hoạt động như
thế nào? Tất cả sẽ được giải đáp qua đề tài “TỔNG QUAN VỀ MẠNG THƠNG
TIN DI ĐỘNG 5G” sẽ được tơi làm rõ qua 5 chương:
 Chương1: Giới thiệu tổng quan về mạng thông tin di động 5G
 Chương 2: Kiến trúc mạng 5G
 Chương 3: Giao thức mạng 5G
 Chương 4: Phổ băng tần, công suất hệ thống trong mạng 5G

 Chương 5: Thuận lợi và thách thức trong mạng di động 5G


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3GPP
5G-NR
AMF
SMF
UPF

THIRD GENARATION PARTNERSHIP PROJECT
5G-NEW RADIO
ACCESS AND MOBILITY FUNCTION
SESSION MANAGEMENT FUNCTION
USER PLANE FUNCTION

PCF

POLICY CONTROL FUNCTION
APPLICATION FUNCTION
UNIFIED DATA MANAGEMENT
AUTHENTICATION SEVER FUNCTION
DATA NETWORK
NETWORK SLICE SELECTION
PROTOCOL DATA UNIT
QUALITY OF SERVICE
RADIO ACCESS NETWORK
NETWORK EXPOSURE FUNCTION
NF REPOSITORY FUNCTION

USER EQUIPMENT INFORMATION

AF
UDM
AUSF
DN
NSSF
PDU
QOS
RAN
NEF
NRF

UE

PBCH

CHARGING FUNCTION
DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL
MOBILE EDGE COMPUTING
PHYSICAL BROADCAST CHANNEL

PDSCH
PDCCH
PRACH
PUSCH
PUCCH
MAC
RLC
PDCP

SDAP
NAS
PCCH
BCCH
CCCH
DCCH

PHYSICAL DOWNLINK SHARE CHANNEL
PHYSICAL DOWNLINK CONTROL CHANNEL
PHYSICAL RANDOM ACCESS CHANNEL
PHYSICAL UPLINK SHARE CHANNEL
PHYSICAL UPNLINK CONTROL CHANNEL
MEDIUM ACCESS CONTROL
RADIO LINK CONTROL
PACKET DATA CONVERGENCE PROTOCOL
SERVICE DATA ADAPTATION PROTOCOL
NON – ACCESS STRATUM
PAGING CONTROL CHANNEL
BROADCAST CONTROL CHANNEL
COMMON CONTROL CHANNEL
DEDICATED CONTROL CHANNEL

CHF
DHCP
MEC


DTCH
RACH
SCH

HARQ
SDU
ARQ
PDCP-SAP
C-SAP
RLC AM-SAP
RLC AM-SAP

DEDICATED TRAFFIC CHANNEL
RANDOM ACCESS CHANNEL
SYNCHRONIZATION CHANNEL
AUTOMATIC REPEAT REQUESTS
SERVICE DATA UNIT
AUTOMATIC REPEAT REQUEST
SERVICE ACCESS POINT
CONTROL SERVICE ACCESS PONINT
RLC SAPACRECLEDGED MODE
RLC SAPACRECLEDGED MODE SAP


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng 5G
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 các thế hệ 4G,3G,2G,1G. Kể từ khi hệ
thống 1G được Nordic Mobile Telephone giới thiệu lần đầu tiên vào nă, 1981 thì
cứ khoảng 10 lại xuất hiện một thế hệ điện thoại di động mới. Các hệ thống 2G
đầu tiên bắt đầu tung ra vào năm 1991, 3G đầu tiên tiên xuất hiện lần đầu vào năm

2001 và hệ thống 4G đã được chuẩn hóa vào năm 2012. Sự phát triển các hệ thống
tiêu chuẩn của các mạng 2G (GSM) và 3G (IMT-2000 và UMTS) mất khoảng 10
năm kể từ khi R & D chính thức bắt đầu và quá trình phát triển hệ thống 4G đã
được bắt đầu từ năm 2001 hoặc 2002. Các công nghệ tiền đề cho một thế hệ mới
thường được giới thiệu trên thị trường từ một vài năm trước đó.
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 hồn cảnh. Tính
năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà và trơi 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 thơng, mức độ ô nhiễm và nhu cầu tại
các bãi đậu xe, do đó có thể gửi những thơng 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 (IoT) 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 là những yếu
tố quan trọng để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng 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 khẻo, khóa cửa, xe hơi và thiết bị đeo. Tuy nhiên để cung cấp 5G các mạng sẽ
cần phải tăng cường hạ tầng cơ sở mạng lưới ( gọi là trạm gốc). Họ có thể bắt đầu
bằng cách khai thác dải phổ hiện cịn trống. Sóng tín hiệu với tần số đo MHz sẽ
được nâng cao lên thành GHz hay thậm chí nhanh hơn. Tần số giao tiếp của điện
thoại hiện nay ở dưới mức 3GHz nhưng mạng 5G sẽ yêu cầu những băng tần cao
hơn. Mạng 5G được tung ra vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và
người tiêu dùng
Ngoài việc cung cấp các kết nối nhanh hơn và dung lượn lớn hơn, một lợi thế rất
quan trọng của 5G là thời gian phản hồi nhanh được gọi là độ trễ. Độ trễ thời gian
dành cho các thiết bị phản hồi với nhau qua mạng không dây. Mạng 3G có thời
gian phản hồi thơng thường là 100 ms, 4G là khoảng 30 ms và 5G sẽ thấp đến 1
ms. Điều này gần như ngay lập tức mở ra một thế giới mới của các ứng dụng được

kết nối

SVTH: Đào Anh Hào

2


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Công nghệ

1G

2G

3G

4G

5G

Năm ra đời

1970-1980

1990-2004

2004-2010

2010-2020

2020

Dải Tần số

8401900MHz
64Kbps

1.8-2.5GHz

2-8GHz

3-300 GHz

Tốc độ

824894MHz
2.4Kbps
Tương tự

Số

100M1Gbps
Số

10Gbps

Tín hiệu

144K2Mbps
Số

Số

Hình 1: Bảng thống kê các thế hệ về thông tin di động

Hiện tại tại Việt Nam, Viettel cũng đã thử nghiệm thành công cuộc gọi mạng 5G
vào đầu năm 2020 và chính thức là nhà cung cấp thứ 6 trên thế giới sản xuất thiết
bị này, vừa là nhà khai thác viễn thông vừa có khả năng sản xuất các thiết bị mạng
sau Ericsson, Nokia, Huawei, Samsung và ZTE.
Công nghệ mạng 5G được đánh giá sẽ cất cánh từ năm 2020, theo báo cáo tổng
quan về xu hướng tiếp thị 2020 của công ty tiếp thị Blue C (Mỹ). Bên cạnh các xu
hướng công nghệ khác như chat bot, blockchain… 5G dự kiến sẽ tác động đến
nhiều lĩnh vực của nền kinh tế toàn cầu.

SVTH: Đào Anh Hào

3


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Chương 2: Kiến trúc mạng 5G

Hình 2: Mơ hình kiến trúc mạng 5G

Hầu hết các nhà khai thác ban đầu sẽ tích hợp mạng 5G với mạng 4G hiện có để
cung cấp cấp kết nối liên tục. Kiến trúc mạng 5G minh họa 5G và 4G hoạt động
cùng nhau với các máy chủ trung tâm và cục bộ cung cấp nội dung nhanh hơn cho
người dùng và các ứng dụng có độ trễ thấp.Về cơ bản mạng di động khơng dây 5G
có hai thành phần chính là: Mạng truy cập vơ tuyến (Radio Access Network) và
mạng lõi (Core Network).

2.1 Mạng truy cập vô tuyến (Radio Access Network)
Mạng truy cập vô tuyến (RAN) bao gồm nhiều loại phương tiện khác nhau bao
gồm các tế bào nhỏ, tháp và các hệ thống trong nhà và hệ thống chuyên dụng kết
nối người dùng di động và thiết bị khơng dây vói mạng lõi chính.
Các ơ nhỏ sẽ là một tính năng chính của mạng 5G, đặc biệt là ở tần số sóng
milimet mới (mmWave) trong đó phạm vi kết nối rất ngắn. Để cung cấp kết nối
liên tục các ô nhỏ sẽ được phân phối theo cụm tùy thuộc vào nơi người dùng yêu
cầu kết nối sẽ bổ sung cho mạng macro cung cấp vùng phủ sóng rộng
SVTH: Đào Anh Hào

4


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Các tế bào macro 5G sẽ sử dụng ăng-ten MIMO (nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) có
nhiều thành phần hoặc kết nối để gửi và nhận nhiều dữ liệu cùng một lúc. Lợi ích
cho người dùng là nhiều người có thể kết nối với mạng và duy trì thơng lượng cao.
Trong đó ăng-ten MIMO sử dụng số lượng rất lớn các phần ăng-ten, chúng thường
được gọi là MIMO lớn. Tuy nhiên, kích thước vật lý tương tụ như ăng-ten của
trạm gốc 3G và 4G hiện có.

Hình 3:Mơ hình truyền tín hiệu từ người dùng lên trạm phát trong hệ thống massive
MIMO

Một kiến trúc 5G trong đó một mạng truy cập vơ tuyến (RAN) bao gồm các
macrocell, picocell và femtocell chồng chéo lên nhau. Kiến trúc có thể được tách
thành các mặt phẳng điều khiển và dữ liệu. Được chỉ ra trong hình dưới là một
femtocell có độ bao phủ nhỏ nhất có thể bị chồng chéo hồn tồn bởi một picocell
và một picocell có độ bao phủ lớn hơn có thể bị chồng chéo hồn tồn bởi một
macrocell. Mỗi RAN có một kết nối với đám mây, trong đó đám mây (Cloud
Network) với CC (cognition cycle) là một bổ sung mới cho mạng 5G.

SVTH: Đào Anh Hào

5


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Hình 4: Mơ tả các RAN trong mạng thông tin di động 5G
Đường liền nét với mũi tên biểu thị giao tiếp với trạm gốc, trong khi đường chấm
chấm với mũi tên biểu thị giao tiếp giữa hai nút.
Cấu trúc phân tách điều khiển dữ liệu (control/ data separation architecture) giúp
giảm tải các thông điệp điều khiển từ picocell và femtocell sang macrocell để cung
cấp dung lượng kênh cao hơn cho việc truyền dữ liệu. Đường chấm chấm với mũi
tên biểu thị trao đổi thông điệp điều khiển, trong khi đường liền nét với mũi tên
biểu thị truyền dữ liệu.

SVTH: Đào Anh Hào

6


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

HI

Hình 5: Mơ tả giao tiếp trong RAN

2.2. Mạng lõi (Core Network).
Mạng lõi là mạng trao đổi dữ liệu di động quản lý tất cả các kết nối thoại, dữ liệu
và internet di động. Đối với 5G mạng lõi đang được thiết kế lại để tích hợp tốt hơn
các dịch vụ dựa trên internet và đám mây và cũng bao gồm các máy chủ phân tán
trên toàn mạng cải thiện thời gian phản hồi (giảm độ trễ).
Nhiều tính năng nâng cao của 5G bao gồm ảo hóa chức năng mạng (NVF) và cắt
mạng (NETWORK SLICING ) cho các ứng dụng và dịch vụ khác nhau sẽ được
quản lý trong lõi.

SVTH: Đào Anh Hào

7


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Hình 6: Máy chủ đám mây cục bộ trong mạng 5G

Hình trên là minh họa về các máy chủ đám mây cục bộ cung cấp kết nối nhanh
hơn cho người dùng và thời gian phản hồi thấp hơn.
Cắt mạng (NETWORK SLICING) cho phép một cách thông minh để phân đoạn
mạng cho một ngành, doanh nghiệp hoặc ứng dụng củ thế. Một ví dụ cụ thể như
các dịch vụ khẩn cấp có thể hoạt động trên một lát mạng độc lập với những người
dùng khác.
Ảo hóa chức năng mạng (NVF) là khả năng khởi tạo các chức năng mạng theo
thời gian thực tại bất kỳ vị trí mong muốn nào trong nền tảng đám mây của nhà
điều hành. Các chức năng mạng được sử dụng để chạy trên phần cứng chuyên
dụng. Ví dụ như tường lửa và mã hóa cơ sở kinh doanh giờ đây có thể hoạt động
trên phần mềm trên máy ảo. NVF rất quan trọng để cho phép hiệu quả tốc độ và sự
nhanh nhẹn để hỗ trợ các ứng dụng kinh doanh mới và là một công nghệ quan
trọng cho lõi sẵn sàng 5G.

SVTH: Đào Anh Hào

8


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Hình 7: Kiến trúc mạng lõi 5G (Core Network)

2.2.1 AMF (Access and Mobility Management Function)
Chức năng quản lý di động và truy cập lõi 5G (AMF) nhận tất cả thông tin liên

quan đến kết nối và phiên từ thiết bị người dùng (UE) thông qua giao diện N1 và
N2 nhưng chỉ chịu trách nhiệm xử lý các nhiệm vụ kết nối và quản lý di động. Tất
cả các thông báo liên quan đến quản lý phiên được chuyển tiếp qua giao diện tham
chiếu N11 đến chức năng quản lý phiên (SMF).
Tóm lại AMF có những chức năng chính như sau:
• Quản lý đăng ký
• Quản lý kết nối
• Quản lý di động
• Cung cấp đường truyền tin giữa UE và SMF
• Là máy chủ ngầm để định tuyến gói tin
• Xác thực truy cập
SVTH: Đào Anh Hào

9


BÁO CÁO ĐAMH2

•
•
•
•

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Cấp phép truy cập
Chức năng neo bảo mật
Quản lí dịch vụ vị trí cho các dịch vụ quy định
Thông báo sự kiện di động UE

2.2.2 SMF (Session Management Function)
• Thực hiện chức năng quản lý phiên, phân bố địa chỉ IP cho các UE.
• Gửi QOS và thơng tin tới RAN thơng qua AMF.
• Chọn và điều khiển UPF để định tuyến lưu lượng. SMF gửi tin đến UPF qua
giao diện N4.
• Chức năng chọn UPF thông qua MEC sẽ lựa chọn UPF nào thích hợp nhất để
kết nối với SMF.
• Trong q trình thiết lập và sửa đổi phiên, SMF cũng tương tác với PCF qua
giao diện N7 để lấy dữ liệu và các thơng tin cần thiết từ PCF.
• SMF thực hiện vai trò của máy chủ DHCP (là một giao thức cho phép cấp phát
địa chỉ IP một cách tự động cùng với các cấu hình liên quan khác như
subnetmark và gateway mặc định) và hệ thống quản lý địa chỉ IP.
• Cùng với UPF, SMF duy trì một bản ghi trạng thái phiên PDU bằng ID phiên
và PDU 24 bit. SMF thiết lập tham số cấu hình trong UPF xác định tham số
điều khiển lưu lượng và đảm bảo định tuyến các gói phù hợp trong khi đảm
bảo phân phối các gói đến, mặc dù có thơng báo dữ liệu đường xuống( down
link).
• SMF chịu trách nhiệm kiểm tra xem UE có tn thủ các đăng ký người dùng và
tính phí kết nồi hay khơng.để thực hiện điều này thì SMF tương tác với CHF.

2.2.3 UPF (The User Plane Function)
UPF kết nối với Gnodeb qua giao diện N3,kết nồi với SMF qua giao diện N4 ,kết
nối với DN qua giao diện N6 và kết nối với các UPF khác qua giao diện N9.Sau
đây là các chức năng của UPF:
• UPF là điểm neo cho tính di động intra/inter RAT(cơng nghệ truy cập vô tuyến
của cùng thế hệ mạng hay giữa các thế hệ mạng với nhau).
• Là điểm phiên PDU bên ngồi kết nồi với DN (mạng dữ liệu).
• UPF định tuyến và chuyển tiếp gói tin (ví dụ:hỗ trợ quá trình phân loại của
đường lên uplink để định tuyến luồng lưu lượng đến một trường hợp của mạng
dữ liệu).

SVTH: Đào Anh Hào

10


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

• UPF thực hiện kiểm tra gói tin và xử lý QoS, ví dụ như lọc gói, thực thi tốc độ
UL/DL, đánh dấu QoS phản chiếu trong Down link . Phân loại các gói tin theo
QoS rồi sau đó chuyển các phiên PDU tới UE.
• Báo cáo việc sử dụng lưu lượng.
• Đánh dấu gói tin vận chuyển trong đường lên và đường xuống.

2.2.4 PCF (Policy Control Function)
PCF kết nồi với AMF qua giao diện N15,kết nối với SMF qua giao diện N7,kết
nồi với AF qua giao diện N5.PCF có các chức năng sau:
• Hỗ trợ khung chính sách thống nhất để điều chỉnh chế độ mạng.
• Cung cấp các chính sách cho CPF để thực thi chúng.
• Truy cập thơng tin đăng ký có liên quan đến các quyết định chính sách trong
UDR.
• Là nơi cắt mạng,chuyển vùng ,quản lý di động.

2.2.5 AF (Application Function)
AF kết nối với PCF qua giao diện N5:
• Chức năng ứng dụng: hồn thành vai trị của một máy chủ ứng dụng
• tương tác với khung chính sách để kiểm sốt chính sách.
• Truy cập chức năng phơi sáng mạng thông qua NEF để tương tác các chức

năng mạng có liên quan.
2.2.6 NSSF (Network Slice Selection Function)
Kết nồi với AMF qua giao diện N22:
• Xác định AMF nào sẽ được sử dụng để phục vụ cho UE dựa trên cấu hình,danh
sách các AMF bằng cách truy vấn NRF.
• Chuyển hướng lưu lượng truy cập đến 1 lát mạng, các lát mạng có thể xác định
cho các thuê bao khác nhau.
• Lựa chọn lat mạng để phục vụ UE.
• Xác định NSSAI và nếu cần thì ánh xạ tơi S-NSSAI

2.2.7 AUSF (Authentication Server Function)
AUSF kết nối với AMF qua giao diện N12 và UDM qua giao diện N13:
• Triển khai máy chủ xác thực.
• Là nơi lưu trữ chìa khóa xác thực.

2.2.8 UDM (Unified Data Management)
UDM kết nồi với SMF qua giao diện N10 và AUSF qua giao diện N13.UDM bao
gồm UDR và FE.
SVTH: Đào Anh Hào

11


BÁO CÁO ĐAMH2

•
•
•
•
•

•

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Lưu trữ và truy xuất dữ liệu đăng ký
Xử lý nhận dạng người dùng.
Ủy quyền truy cập dựa trên dữ liệu đăng ký (ví dụ : hạn chế chuyển vùng).
Quản lý đăng ký
Chức năng đánh chặn hợp pháp
Quản lý SMS:để thực hiện được chức năng này UDM sử dụng dữ liệu đăng ký
(bao gồm dữ liệu xác thực) được lưu trữ trong UDR.

2.2.9 NEF (Network Exposure Function)
NEF hỗ trợ các chức năng độc lập sau:
• Lưu trữ /truy xuất thơng tin dưới dạng dữ liệu có cấu trúc bằng giao diện được
tiêu chuẩn hóa đến kho lưu trữ UDR.
• NEF có thể truy cập UDR nằm trong cùng 1 PLMN.
• Cung cấp bảo mật thơng tin từ ứng dụng bên ngồi vào mạng.
• Xác thực,ủy quyền và hỗ trợ điều chỉnh các chức năng ứng dụng
• Dịch thơng tin nội bộ từ bên ngồi:dịch giữa thông tin được trao đổi với AF và
thông tin được trao đổi với chức năng mạng bên trong.

2.2.10 NRF (NF Repository Function)
Các chức năng mạng khác nhau được kết nối với nhau thơng qua giao diện SBI:
• NRF cung cấp chức năng khám phá cho các dịch vụ NF.Nhận yêu cầu khám
phá từ NF và cung cấp thông tin về các NF được phát hiện.
• Duy trì hồ sơ NF của các phiên bản NF có sẵn và các dịch vụ được hỗ trợ.
Trong bối cảnh cắt mạng,dựa trên triển khai mạng,nhiều NRF có thể được triển
khai ở các cấp độ khác nhau:
• Cấp PLMN (NRF được cấu hình với thơng tin cho tồn bộ PLMN).

• Mức chia sẻ lát cắt(NRF được cấu hình với thơng tin thuộc về nhóm lát cắt
mạng).
• Mức độ cụ thể của lat cắt(NRF được cấu hình với thơng tin thuộc về SNSSAI).
Trong bối cảnh chuyển vùng NRF,nhiều NRF có thể được triển khai trong các
mạng khác nhau:
• NRF trong PLMN đã truy cập được cấu hình với thơng tin cho PLMN đã truy
cập.
• NRF trong home PLMN (được gọi là hNRF ) được cấu hình với homEPLMN.

SVTH: Đào Anh Hào

12


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Chương 3: Giao thức trong mạng 5G
5G protocol stack còn được gọi là kiến trúc ngăn xếp giao thức vô tuyến NR gần
giống như kiến trúc ngăn xếp giao thức vô tuyến LTE. Như trong LTE/WCDMA,
ngăn xếp giao thức vơ tuyến NR có hai ngăn xếp khác nhau tùy thuộc vào loại dữ
liệu được xử lý bởi ngăn xếp. Nếu dữ liệu là thông báo báo hiệu, nó sẽ đi qua ngăn
xếp mặt phẳng C-Plane và nếu đó là dữ liệu người dùng, nó sẽ đi qua ngăn xếp UPlane. Cả U-Plane và C-Plane đều được tạo thành từ một cấu trúc chung là PHY,
MAC, RLC, PDCP nhưng các thành phần nằm trên PHY / MAC / RLC / PDCP
khác nhau giữa C-Plane và mặt phẳng U-Plane. Trong trường hợp mặt phẳng UPlane, một lớp có tên SDAP nằm ở đầu ngăn xếp được kết nối với UPF (Chức
năng mặt phẳng người dùng). Trong trường hợp của C-Plane, hai lớp RRC và
NAS đang ở đầu ngăn xếp. Lớp NAS được kết nối với AMF (Chức năng quản lý
truy cập và di động).

Hình 8: Giao thức ngăn sếp trong mạng 5G

SVTH: Đào Anh Hào

13


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

3.1 Lớp PHY
Có hai thành phần chính trong mạng 5G NR là UE (tức là thuê bao di động) và
gNB (tức trạm gốc). gNB được kết nối với lõi 5G trong phần phụ trợ. Kết nối từ
gNB đến UE được gọi là đường xuống sử dụng các kênh PBCH, PDSCH và
PDCCH để mang thông tin dữ liệu / điều khiển khác nhau. Kết nối từ UE đến gNB
được gọi là đường lên sử dụng các kênh PRACH, PUSCH và PUCCH.
➢ 5G NR xử lý lớp vật lý của kênh PDSCH.

Hình 9: Quá trình xử lý lớp vật lý kênh PDSCH
➢ Quá trình xử lý của kênh đường xuống PDSCH diễn ra như sau:
 Đầu tiên CRC được thêm vào từng khối vận chuyển để cung cấp phát hiện lỗi
 Lựa chọn biểu đồ cơ sở LDPC theo kích thước khối vận chuyển (nhỏ hoặc lớn)
 Khối vận chuyển được phân thành các khối mã. CRC được gắn vào từng khối
mã này

SVTH: Đào Anh Hào

14

BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

 Mỗi khối mã được mã hóa riêng bằng bộ mã hóa LDPC được khớp với tốc độ
sau q trình mã hóa. Từ mã đơn được sử dụng cho 1 đến 4 lớp trong đó 2 từ mã
được sử dụng cho 5 đến 8 số lớp
 Ghép khối mã được thực hiện để tạo thành từ mã từ mã để truyền qua kênh
PDSCH. Khoảng 2 từ mã được truyền đồng thời trên một kênh PDSCH
 Tất cả các từ mã được xáo trộn và điều chế để tạo các ký hiệu dữ liệu phức tạp
trước khi ánh xạ lớp. Nó sử dụng các sơ đồ điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM và
256QAM.
 Các ký hiệu dữ liệu đã điều chế được ánh xạ tới 4 hoặc 8 lớp.
 Các lớp được ánh xạ với số lượng cổng ăng ten dành riêng cho sử dụng PDSCH
và các ký hiệu dữ liệu được điều chế phức tạp được ánh xạ tới RB (Khối tài
nguyên) trong lưới tài nguyên theo khoảng cách của sóng mang con.
 PDSCH đường xuống được UE nhận, bao gồm các mô đun đảo ngược của lớp
vật lý 5G NR để giải mã khối vận chuyển trở lại trước khi truyền thông tin đến các
lớp trên
➢ 5G NR xử lý lớp vật lý của kênh PUSCH

Hình 10: Quá trình xử lý lớp vật lý kênh PUSCH

SVTH: Đào Anh Hào

15


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

➢ Quá trình xử lý của kênh đường lên PUSCH diễn ra như sau:
 Kênh PUSCH được sử dụng để truyền thông tin điều khiển UL SCH và lớp 1 và
lớp 2. Dữ liệu kênh PUSCH (tức khối vận chuyển) xử lý thông qua các mơ-đun
hoặc khối vật lý 5G NR. Quy trình cho khối vận chuyển UL trong xử lý PUSCH
giống mô tả ở trên. Nó sử dụng sơ đồ điêu chế π / 2-BPSK bổ sung ngoài sơ đồ
được liệt kê ở trên trong quy trình PDSCH. Nó cũng sử dụng tín hiệu DMRS cho
q trình ước tính và cân bằng kênh để giúp giải mã q trình.
 Ngồi các khối trên, xử lý PUSCH sử dụng tiền mã hóa biến đổi sau hoạt động
ánh xạ lớp. Đây là tùy chọn và thực hiện UE cụ thể. Tiền mã hóa biến đổi DFT
được sử dụng để truyền một lớp. PUSCH hỗ trợ từ mã đơn có thể được ánh xạ tối
đa 4 lớp.
 5G NR UE sử dụng truyền dẫn dựa trên codebook và truyền không dựa trên
codebook
 Trong ánh xạ 5G NR vào lưới tài nguyên được thực hiện tần số trước tiên trước
thời gian để có q trình giải mã dễ dàng hơn ở máy thu gNB.
➢ Các chức năng của lớp vật lý (PHY)
 Phát hiện lỗi trên kênh vận chuyển và chỉ báo cho các lớp cao hơn
 Mã hóa / giải mã FEC của kênh vận chuyển
 Kết hợp mềm ARQ
 Kết hợp tỷ lệ của kênh vận chuyển được mã hóa với các kênh vật lý
 Ánh xạ kênh vận chuyển được mã hóa vào các kênh vật lý
 Nguồn trọng số của các kênh vật lý
 Đồng bộ hóa tần số và thời gian
 Đo và chỉ thị đặc tính vơ tuyến cho các lớp cao hơn
 Xử lý ăng-ten nhiều đầu ra (MIMO)
 Đa dạng truyền ( đa dạng Tx)
 Xử lý RF

3.2 Lớp 5G MAC, RLC, PDCP
Lớp 2 của NR được chia thành các lớp phụ sau:
Service Data Adaptation Protocol (SDAP)
Packet Data Convergence Protocol (PDCP)
Radio Link Control (RLC)
Medium Access Control (MAC)
Hai hình dưới đây mô tả tổng quan về lớp 2 cho đường xuống và đường lên, trong
đó:
Lớp vật lý cung cấp cho các kênh vận chuyển lớp con MAC
Lớp con MAC cung cấp cho các kênh logic của lớp con RLC
Lớp con RLC cung cấp cho các kênh RLC của lớp con PDCP
Lớp con PDCP cung cấp radio bearers cho lớp con SDAP
Lớp com SDAP cung cấp các luồng QoS 5GC
SVTH: Đào Anh Hào

16


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Hình 11: Mơ tả tổng quan về lớp thứ 2 trong 5G NR

3.2.1 MAC (Medium Access Control)

Hình 12: Kiến trúc lớp MAC 5G NR cho MCG (Master Cell Group)

SVTH: Đào Anh Hào

17


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

➢ Chức năng chính của lớp con MAC bao gồm:
 Quản lý chùm tia
 Quy trình truy cập ngẫu nhiên
 Ánh xạ giữa các kênh logic và kênh vận chuyển
 Ghép nhiều SDU MAC thuộc một kênh logic vào khối vận chuyển (TB)
 Ghép kênh của SDU 5G-MAC thuộc một hoặc các kênh logic khác nhau vào các
khối vận chuyển (TB) được gửi đến lớp vật lý trên các kênh truyền tải
 Tách kênh của SDU 5G-MAC thuộc một hoặc các kênh logic khác nhau từ cac
khối vận chuyển (TB) được gửi từ lớp vật lý trên các kênh truyền tải
 Lập kế hoạch báo cáo thông tin
 Sửa lỗi thông qua HARQ
 Xử lý ưu tiên giữa các kênh logic của một UE bằng cách ưu tiên kênh logic
 Xử lý ưu tiên giữa các UE bằng phương pháp lập lịch động
 Lựa chọn định dạng vận chuyển
 Đệm
➢ Kênh Logic
Các loại dịch vụ chuyển dữ liệu khác nhau được cung cấp bởi MAC. Mỗi loại
kênh logic được xác định bởi loại thông tin nào được truyền. Các kênh logic được
phân thành hai nhóm là kênh điều khiển và kênh lưu lượng.
Các kênh điều khiển chỉ được sử dụng để chuyển thông tin mặt phằng điều khiển
 Kênh điều khiển phát sóng (BCCH): kênh đường xuống để truyền thông tin điều
khiển hệ thống

 Kênh điều khiển phân trang (PCCH): kênh đường xuống truyền thông tin phân
trang, thông báo thay đổi thông tin hệ thống và chỉ dẫn phát sóng PWS đang diễn
ra
 Kênh điều khiển chung (CCCH): kênh để truyền thông tin điều khiển giữa các
UE và mạng. Kênh này được sử dụng cho các UE khơng có kết nối RRC với mạng
 Kênh điều khiển chuyên dụng (DCCH): kênh hai chiều point-to-point truyền
thông tin điều khiển chuyên dụng giữa UE và mạng, được sử dụng bởi cac UE có
kết nối RRC.
Các kênh lưu lượng chỉ được sử dụng để chuyển thông tin máy bay người dùng
 Kênh lưu lượng dành riêng (DTCH): kênh point-to-point dành riêng cho một UE
để truyền thông tin người dùng. DTCH có thể tồn tại ở cả đường lên và đường
xuống.
➢ Ánh xạ tới các kênh vận chuyển
Trong Downlink, tồn tại các kết nối sau giữa các kênh logic và kênh truyền tải:
 BCCH có thể ánh xạ tới BCH
 BCCH có thể ánh xạ tới DL-SCH
 PCCH có thể được ánh xạ tới PCH
SVTH: Đào Anh Hào

18


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

 CCCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
 DCCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
 DTCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
Trong Uplink, tồn tại các kết nối sau giữa các kênh logic và kênh truyền tải:

 CCCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
 DCCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
 DTCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
Ngồi ra chức năng của HARQ đảm bảo phân phối giữa các thực thể ngang hàng ở
lớp 1(lớp vật lý). Một quy trình HARQ duy nhất hỗ trợ một TB khi lớp vật lý
khơng được định cấu hình cho ghép kênh không gian đường xuống / đường kên và
khi lớp vật lý được định cấu hình cho ghép kênh khơng gian đường xuống / đường
kên, một HARQ quá trình hỗ trợ một hoặc nhiều TB.

3.2.2 RLC
RLC là viết tắt của gia thức Radio Link Control. Nó là một lớp của giao thức vơ
tuyến 5G NR. Nó được đặt trên cùng của lớp MAC và bên dưới lớp PDCP ( đối
với mặt phẳng người dùng) hoặc lớp RRC ( đối với mặt phẳng điều khiển) trong
Radio Protocol Stack 5G-NR.
Các chế độ truyền:
 Chế độ trong suốt (TM)
 Chế độ chưa xác nhận (UM)
 Chế độ công nhận (AM)
Các dịch vụ và chức năng chính của lớp phụ RLC phụ thuộc và chế độ truyền và
bao gồm:
 Chuyển PDU lớp trên
 Đánh số thứ tự độc lập với PDCP (UM và AM)
 Sửa lỗi thông qua ARQ ( chỉ AM)
 Phân đoạn (AM và UM) và phân đoạn lại (chỉ AM) của RLC SDU
 Lắp ráp lại SDU (AM và UM)
 Loại bỏ SDU RLC (AM và UM)
 Thiết lập lại RLC
 Phát hiện lỗi giao thức (chỉ AM)
➢ ARQ
ARQ truyền lại các phân đoạn RLC SDU hoặc RLC SDU dựa trên các báo cáo

trạng thái RLC
Bỏ phiếu cho báo cáo trạng thái RLC được sử dụng khi RLC cần
Bộ thu RLC cũng có thể kích hoạt báo cáo trạng thái RLC sau khi phát hiện đoạn
RLC SDU hoặc RLC SDU bị thiếu.

SVTH: Đào Anh Hào

19


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

3.2.3 PDCP (Packet Data Convergence Protocol)
PDCP là một lớp giao thức vô tuyến 5G NR, nó được đặt trên cùng của lớp RLC
và bên dưới SDAP ( đối với mặt phẳng người dùng) hoặc lớp RRC ( đối với mặt
phẳng điều khiển) trong Radio Protocol Stack 5G-NR. Lớp PDCP cũng chịu trách
nhiệm cho những thứ bảo mật như mã hóa và tính tồn vẹn.
Lớp PDCP cung cấp dịch vụ cho lớp trên ( RRC hoặc SDAP) là:
 Chuyển dữ liệu máy bay người dùng
 Chuyển dữ liệu máy bay điều khiển
 Nén tiêu đề
 Mật mã
 Bảo vệ toàn vẹn
Lớp PDCP mong đợi các dịch vụ từ lớp dưới RLC là
 Dịch vụ chuyển dữ liệu được công nhận, bao gồm cả việc cung cấp PDU PDCP
thành công
 Dịch vụ chuyển dữ liệu chưa được xác nhận
➢Chức năng thực hiện bởi lớp PDCP:

Truyền dữ liệu (mặt phẳng người dùng hoặc mặt phẳng điều khiển)
Bảo trì PDCP SNs
Nén và giải nén tiêu đề bằng giao thức ROHC
Mật mã và giải mật mã
Bảo vệ toàn vẹn và xác minh tính tồn vẹn
Loại bỏ SDU dựa trên bộ định thời
Cho người mang chia, định tuyến
Sao chép
Sắp xếp lại và phân phối theo thứ tự
Loại bỏ trùng lặp

Hình 13: Ảnh cấu trúc thực thể PDCP
SVTH: Đào Anh Hào

20


BÁO CÁO ĐAMH2

GVHD: Ths Phan Thanh Minh

Thực thể PDCP được sử dụng để thực hiện các chức năng của lớp phụ PDCP (như
đánh số thứ tự, nén / giải nén tiêu đề, mã hóa / giải mã,…) có thể được định cấu
hình bằng cả hai mặt truyền và nhận (mang theo hai hướng vô tuyến hai chiều)
hoặc chỉ một trong số họ (cho một người mang radio đơn hướng).
PDCP-SAP là gì ? SAP là viết tắt của Service Access Point. Ở đây PDCP SAP là
giao diện giữa SDAP và PDCP
C-SAP là viết tắt của Control Service Access Point ( điểm truy cập dịch vụ điều
khiển) là kết nối logic (giao diện) giữa PDCP và RRC
RLC AM-SAP là viết tắt của RLC Acrecledged Mode SAP, là kết nối logic (giao

diện) giữa RLC và PDCP
RLC AM-SAP là viết tắt của RLC Acrecledged Mode SAP, là kết nối logic(giao
diện) giữa RLC và PDCP
PDCP SDU/PDU là gì ? SDU là viết tắt Service Data Unit (đơn vị dữ liệu dịch vụ)
và PDU là viết tắt Packet Data Unit (đơn vị dữ liệu gói). Đầu vào của lớp con
PDCP được gọi là PDCP SDU và đầu ra của lớp con PDCP được gọi là PDCP
PDU hoặc RLC SDU
RLC SDU/PDU là gì ? Đầu vào của lớp con RLC được gọi là RLC SDU và đầu ra
của lớp con RLC được gọi là RLC PDU hoặc MAC SDU

Hình 14: Mơ tả sơ đồ chức năng cho lớp PDCP
SVTH: Đào Anh Hào

21