Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động di động Viettel Mobile

LỜI MỞ ĐẦU
Trước sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, trước xu hướng tích
hợp và IP hoá đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp Viễn Thông di động. Mạng
thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin
di động thế hệ trước đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc
độ truyền dữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của
người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa
cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,…chưa đáp ứng được các yêu cầu như:
khả năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở của
mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều vấn đề do tốc độ mạng
thấp, tài nguyên băng tần ít,…
Trong bối cảnh đó người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di
động mới có tên gọi là 4G. Sự ra đời của hệ thống này mở ra khả năng tích hợp tất cả các
dịch vụ, cung cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấp
cho người sử dụng những hình ảnh video màu chất lượng cao, các trò chơi đồ hoạ 3D linh
hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối dung lượng lớn,
các dich vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần mềm công cộng mang
đến các chương trình ứng dụng download, công nghệ truy nhập vô tuyến đa mode, và công
nghệ mã hoá media chất lượng cao trên nền các mạng di động.
Hiện nay thị trường di động Việt Nam được đánh giá là tăng trưởng đứng thứ 2 trên
thế giới sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng tăng, nhu cầu về việc sử dụng các dịch vụ
và các dịch vụ đa phương tiện ngày càng cao và càng đòi hỏi cao hơn trong tương lai. Do đó
việc nghiên cứu một công nghệ mới để đáp ứng các nhu cầu thị trường trong tương lai là rất
cần thiết.
Hiện nay Viettel đã đưa vào sử dụng GPRS để đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ
dữ liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ chủ yếu của GPRS như: WAP, truy nhập
Internet có hai phương thức là truy nhập gián tiếp và truy nhập trực tiếp, dịch vụ nhắn tin đa
phương tiện, video, xem các đoạn phim tải về, xem video trực tuyến. Ngoài ra còn có dịch vụ
thương mại điện tử di động, dịch vụ ngân hàng, quảng cáo trên điện thoại di động…do giá
cước còn cao nên các loại bao có thuê nhập trung bình và cao. Dựa trên nhu cầu thị trường

Việt Nam, hiện tại chúng ta thấy rằng nhu cầu chính trong thông tin di động vẫn là dịch vụ
thoại truyền thống, dịch vụ dữ liệu cũng bắt đầu tăng trưởng, theo dự đoán tổng số thuê bao
có nhu cầu dịch vụ dữ liệu chiếm khoảng 50% vào năm 2010. Với đời sống thu nhập ngày
càng cao của người dân, nhu cầu các dịch vụ chất lượng tốt ngày càng lớn, thì mạng di động
Viettel ngày càng phải nâng cấp để đáp ứng được các nhu cầu này. Mặt khác, xu hướng
chung trên thế giới là hội tụ tất cả các mạng viễn thông lại với nhau. Do đó, yêu cầu phát
triển mạng thông tin di động lên thế hệ 4G có tốc độ cao, sử dụng “all IP” có khả năng tích
hợp với các mạng khác là yêu cầu tất yếu của mạng di động Viettel.
Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động di động Viettel
Mobile” được đưa ra không chỉ nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu các dịch vụ mà nó đáp
ứng mà còn cố gắng đưa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng di động của Viettel.Với
mục đích đó đề tài nghiên cứu của chúng tôi dược chia làm 4 chương:
Chương 1: Xu hướng phát triển công nghệ và dịch vụ của các mạng di động
Chương 2: Mô hình cấu trúc mạng 4G
Chương 3: Dịch vụ và chất lượng dịch vụ trong mạng 4G
Chương 4: Lộ trình tiến lên mạng thông tin di động 4G cho Viettel Mobile
Với việc triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động di động
Viettel Mobile” , Viettel đã mở ra một cơ hội mới, động lực mới cho sự phát triển công nghệ
mạng cũng như thương mại điện tử trong thời đại kinh tế số hiện nay, không chỉ cho công ty
mà còn mong muốn sẽ đóng góp một phần vào sự phát triển trong lĩnh vực viễn thông –
công nghệ thông tin của nước nhà. Đó cũng là mong muốn lớn nhất của những người thực
hiện đề tài này.
CHƯƠNG 1
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VÀ DỊCH VỤ CỦA CÁC MẠNG
DI ĐỘNG
1.1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G
Việc nghiên cứu chuyển hướng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) để
giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ 3 (3G). Đó là việc cung cấp các
loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơn, từ tín hiệu thoại chất lượng cao sang tín hiệu video
độ phân giải cao, các kênh vô tuyến có tốc độ dữ liệu cao. Khái niệm 4G được sử dụng rộng

rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tế bào mà còn bao gồm các kiểu hệ thống viễn thông
truy nhập vô tuyến băng thông rộng. Một trong số các thuật ngữ dùng để mô tả 4G là
MAGIC: Mobile multimedia (Đa phương tiện di động), Anytime anywhere (Bất cứ khi nào,
bất cứ nơi đâu), Global mobility support (Hỗ trợ di động toàn cầu), Integrated wireless
solution (Giải pháp vô tuyến tích hợp) và Customized personal service (Dịch vụ theo yêu cầu
cá nhân). Như là một lời hứa cho tương lai, hệ thống 4G là hệ thống truy nhập vô tuyến tế
bào băng thông rộng, đã và đang là mối quan tâm lớn của lĩnh vực thông tin di động. 4G
không chỉ hỗ trợ cho các dịch vụ thông tin di động thế hệ tiếp theo mà còn hỗ trợ cho cả các
mạng vô tuyến cố định.
Chúng ta xem xét trên cơ sở cái nhìn tổng quan về các đặc trưng của 4G, cách tổ chức
và tích hợp hệ thống di động. Đặc trưng của 4G có thể cô đọng lại bằng từ “tích hợp”. Các hệ
thống 4G là một sự tích hợp gắn kết không tách rời của các thành phần thiết bị đầu cuối,
mạng lưới và các ứng dụng nhằm thoả mãn đòi hỏi không ngừng và ngày càng cao của người
sử dụng.
1.2. LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thế hệ đầu tiên 1G tới thế hệ 4G
trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy tóm lược quá trình tiến triển của công
nghệ thông tin di động thoại.
Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu tiên được biết đến như là 1G trong những năm
70 của thế kỷ trước! Các hệ thống ra đời sớm nhất được thực hiện dựa trên công nghệ tương
tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động. Nhiều vấn đề có tính nguyên tắc cơ bản đã
được giải quyết trong những hệ thống này. Và có nhiều các hệ thống không tương thích đã
được đưa ra cung cấp dịch vụ trong những năm 80.
Các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) được xây dựng trong những năm 80 vẫn được sử dụng
chủ yếu cho thoại nhưng đã được thực hiện trên cơ sở công nghệ số, bao gồm các kỹ thuật xử
lý tín hiệu số. Các hệ thống 2G này cung cấp các dịch vụ thông tin dữ liệu chuyển mạch kênh
ở tốc độ thấp. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tới việc thiết kế và thực hiện các hệ thống
bị phân hoá thành các chuẩn khác nhau không tương thích như: GSM (hệ thống di động toàn
cầu) chủ yếu ở châu Âu, TDMA (đa truy nhập phân chia theo thời gian) IS-54/IS-136 ở Mỹ,
PDC (hệ thống di động tế bào số cá nhân) ở Nhật và CDMA (đa truy nhập phân chia theo

mã) IS95, một hệ thống khác tại Mỹ. Các hệ thống này hoạt động rộng khắp trên lãnh thổ
quốc gia hoặc quốc tế và hiện nay chúng vẫn chiếm vai trò là các hệ thống chủ đạo, mặc dù
tốc độ dữ liệu của các thuê bao trong hệ thống bị giới hạn nhiều.
Bước chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G được phát triển từ 2G với dịch
vụ dữ liệu và các phương thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú trọng tới các dịch vụ 3G cho
các mạng 2G. Về cơ bản nó là sự phát triển của công nghệ 2G để tăng dung lượng trên các
kênh tần số vô tuyến của 2G và bước đầu đưa các dịch vụ dữ liệu dung lượng cao hơn vào,
có thể nâng tới 384 Kbps. Một khía cạnh rất quan trọng của 2.5G là các kênh dữ liệu được tối
ưu hoá cho dữ liệu gói truy nhập vào Internet từ các thiết bị di động như điện thoại, PDA
hoặc máy tính xách tay. Trên cùng một mạng lưới với 2G, thế hệ 2.5G đã đưa internet vào
thế giới thông tin di động cá nhân. Đây thực sự đã là một khái niệm mang tính cách mạng
cho hệ thống viễn thông lai ghép hybrid.
Trong thập kỷ 90, các nhà nghiên cứu đã định nghĩa ra hệ thống di động thế hệ kế
tiếp, thế hệ thứ 3, đã loại trừ được những sự không tương thích của các hệ thống trước đây và
thực sự trở thành hệ thống toàn cầu. Hệ thống 3G có các kênh thoại chất lượng cao cũng như
các khả năng về dữ liệu băng rộng, có thể đạt tới 2Mbps.
Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc độ cao hơn, bao gồm
thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi đâu với sự chuyển vùng roaming toàn
cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở đường cho các ứng dụng và dịch vụ
sáng tạo (ví dụ loại hình giải trí đa phương tiện, các dịch vụ dựa trên vị trí,…). Mạng 3G đầu
tiên được thiết lập tại Nhật bản năm 2001. Các mạng 2.5G, như là GPRS (dịch vụ vô tuyến
gói chung) đã sẵn sàng ở Châu Âu. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144 Kbps với tốc độ di
chuyển lớn (trên xe hơi), 384 Kbps (trong một khu vực), và 2 Mbps (đối với trường hợp
trong nhà).
Hình 1.1 – Các thế hệ di động
Bảng 1.1 – Bảng so sánh tham số công nghệ cơ bản
Tuy nhiên đòi hỏi của viễn thông đa phương tiện truy nhập tốc độ cao đối với xã hội
ngày nay, phụ thuộc rất lớn vào công nghệ thông tin số. Theo các con số lịch sử của cuộc
cách mạng về công nghệ diễn ra trong 1 thập kỷ thì thời điểm hiện tại chính là thời điểm
thích hợp để nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G.

Hiện nay tốc độ download ở chế độ dữ liệu đang bị giới hạn ở 9.6 Kbps, thấp hơn
khoảng 6 lần so với 1 đường kết nối cố định ISDN (Mạng số tích hợp dịch vụ). Gần đây, với
các thiết bị cầm tay 504i tốc độ download dữ liệu đã được tăng lên 3 lần đạt 28.8 Kbps. Tuy
nhiên trong thực tế sử dụng tốc độ dữ liệu thường thấp hơn, đặc biệt là ở những khu vực
đông đúc, hoặc là khi mạng bị “nghẽn”. Tốc độ dữ liệu di động thế hệ 3 là tối đa 384 Kbps
download, điển hình là xấp xỉ 200 kbps, và upload đạt 64 kbps từ năm 2001. Thông tin di
động thế hệ 4 sẽ có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, dự kiến có thể đạt tới 20 Mbps.
3G được các nhà sản xuất đề xuất đầu tiên mà không phải là từ các nhà khai thác.
Năm 1996 nó được triển khai nhờ NTT (Hãng điện thoại và điện báo Nhật bản) cùng
Ericsson, năm 1997 Hiệp hội công nghiệp Viễn thông TIA ở Mỹ chọn CDMA như là 1 công
nghệ cho 3G, năm 1998 CDMA băng rộng (W-CDMA) và CDMA2000 được thông qua cho
Hệ thống thông tin di động chung UMTS. Trong đó W-CDMA và CDMA2000 là 2 đề xuất
chính của 3G. Tuy nhiên 3G vẫn tồn tại một số vấn đề khiếm khuyết ở những điểm sau:
 Rất khó cho việc tăng băng thông liên tục và tốc độ dữ liệu cao để đáp ứng
được yêu cầu của các dịch vụ đa phương tiện, cùng với sự tồn tại song song của các
dịch vụ khác nhau cần có băng thông và QoS khác nhau.
Giới hạn phổ và phân bố phổ Khó
roaming qua các môi trường dịch vụ khác nhau ở
các băng tần khác nhau. Thiếu cơ chế vận
chuyển liên tục từ đầu cuối đến đầu cuối để liên kết
mở
rộng một mạng di động nhỏ với một mạng cố định nhỏ khác. Trong các lĩnh vực
thông tin di động, dịch vụ di động 4G là sự phát triển của các dịch vụ thông tin di động 3G.
Các dịch vụ di động 4G được chào đón bởi khả năng cung cấp băng thông rộng, dung lượng
lớn, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấp cho người sử dụng những hình ảnh video màu
chất lượng cao, các trò chơi đồ hoạ 3D linh hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển
công nghệ giao thức đầu cuối dung lượng lớn, các dich vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ
dựa trên nền tảng phần mềm công cộng mang đến các chương trình ứng dụng download,
công nghệ truy nhập vô tuyến đa mode, và công nghệ mã hoá media chất lượng cao trên
nền các mạng di động.

Với sự xuất hiện của mạng 4G, nó sẽ giải quyết được:
1.1. Hỗ trợ các dịch vụ tương tác đa phương tiện: truyền hình hội nghị, Internet không dây,…
2.2. Băng thông rộng hơn, tốc độ bit lớn hơn
3.3. Tinh di động toàn cầu và tính di chuyển dịch vụ
4.4. Giá thành hạ
5.5. Tăng độ khả dụng của hệ thống thông tin di động
Các nhà nghiên cứu và nhà cung cấp đã phát triển các mối quan tâm vào mạng vô tuyến 4G
để hỗ trợ đa roaming các mạng di động và vô tuyến toàn cầu, ví dụ từ một mạng di động tế
bào sang một mạng công nghệ vệ tinh cũng như sang tới mạng LAN không dây băng rộng.
Với đặc trưng này, người dùng sẽ có thể truy nhập vào các dịch vụ khác nhau, tăng
vùng phủ, thuận tiện cho các thiết bị đơn lẻ, một hoá đơn cho việc giảm tối đa tổng cộng các
chi phí và rất nhiều truy nhập không dây đáng tin cậy khác, thậm chí ngay cả khi có sự hư
hỏng hay lỗi của 1 hay nhiều mạng đồng thời. Các mạng 4G cũng có đặc trưng liên hệ IP cho
truy nhập Internet di động không ngắt quãng và tốc độ bit có thể đạt 50 Mbps hay cao hơn.
Do việc triển khai 4G trên thực tế chỉ có thể thực hiện được từ sau năm 2006 hoặc thậm
chí còn lâu hơn nữa nên các nhà phát triển hy vọng có thời gian để giải quyết nhiều
vấn đề liên quan tới các mạng hỗn hợp, cụ thể là:
Truy nhập
Chuyển giao
Định vị đồng thời
Định nguồn tài nguyên mạng đồng thời để cung cấp cho người sử dụng mới
Hỗ trợ multicasting
Hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS
Xác thực và bảo mật vô tuyến
Lỗi mạng và backup
Tính cước Cấu trúc mạng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng được tất cả
những đòi hỏi trên. Hỗ trợ QoS trong mạng 4G là một thử thách chính vì tốc độ bit,
đặc trưng kênh, gán băng thông, mức lỗi và hỗ trợ chuyển giao giữa các mạng vô
tuyến hỗn hợp. Hỗ trợ QoS có thể thực hiện đối với gói, chuyển dịch tác vụ, kênh,
người dùng và các cấp mạng.

 Mức QoS gói ứng dụng cho jitter, thông lượng, và tỉ lệ lỗi. Các nguồn tài
nguyên mạng như khoảng đệm và giao thức truy nhập là những ảnh hưởng có khả
năng.
 Mức QoS chuyển giao tác vụ mô tả cả 2 yếu tố: thời gian cần thiết để hoàn
thành transaction và tỉ lệ mất gói. Các chuyển giao chắc chắn có thể rất nhạy về thời
gian, trong khi một số chuyển giao khác thì không được phép để mất gói.
 Mức QoS kênh bao gồm block cuộc gọi mới cũng như các cuộc gọi đang thực
hiện. Nó phụ thuộc ngay vào khả năng của mạng thiết lập và duy trì kênh thông tin từ
thiết bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuối. Định tuyến cuộc gọi và quản lý định vị là 2
thuộc tính quan trọng của mức kênh.
 Mức QoS người sử dụng phụ thuộc vào tính di động và loại ứng dụng của
người dùng. Vị trí mới có thể hỗ trợ nhu cầu QoS cực tiểu, thậm chí với các ứng dụng
thích nghi.
Trong một giải pháp vô tuyến hoàn thiện, thông tin từ điểm cuối đến điểm cuối giữa hai
người sử dụng cũng có khả năng liên quan tới nhiều mạng vô tuyến. Vì QoS sẽ thay đổi qua
các mạng khác nhau, nên QoS cho những thuê bao này có khả năng là mức tối thiểu mà
những mạng này hỗ trợ.
* Xu hướng về công nghệ
Có ba xu hướng có thể tiếp cận. Thứ nhất là hướng tập trung quanh 3G, trong đó đa
truy cập phân chia theo mã (CDMA) sẽ được đẩy dần tới điểm tại đó các nhà sản xuất thiết bị
đầu cuối sẽ từ bỏ. Khi đạt tới thời điểm đó, cần có công nghệ khác để đáp ứng được đòi hỏi
tăng lên về dung lượng và tốc độ dữ liệu.
Xu hướng thứ hai là xu hướng về mạng LAN vô tuyến. Sự phát triển rộng khắp của
WiFi được bắt đầu từ năm 2005 cho các PC, máy tính xách tay, và PDA. Trong các doanh
nghiệp, tín hiệu thoại được truyền đi bởi công nghệ Voice qua mạng LAN vô tuyến
(VoWLAN). Tuy nhiên chưa ai thấy rõ được công nghệ thành công tiếp theo là công nghệ
nào. Để đạt tới sự thống nhất về công nghệ 200 Mbps (và cao hơn nữa) vẫn còn là một chặng
đường lâu dài và có quá nhiều giải pháp cần đề xuất.
Xu hướng thứ 3 là IEEE 802.16e và 802.20 thực hiện đơn giản hơn 3G. Sự phát triển
của mạng lõi hướng tới thế hệ NGN băng rộng sẽ hỗ trợ cho việc áp dụng các công nghệ

mạng truy nhập mới thông qua các gateway truy nhập tiêu chuẩn, dựa trên các chuẩn ETSI-
TISPAN, ITU-T,3GPP, hiệp hội tiêu chuẩn viễn
thông Trung Quốc (CCSA) và các chuẩn khác.
Một số công nghệ quan trọng của 4G được mô tả như sau:
OFDMA
Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM không chỉ tạo nên lợi ích rõ ràng cho thực thi
lớp vật lý, mà còn hợp nhất việc cải thiện hiệu năng lớp 2 nhờ việc đưa ra thêm một mức độ
tự do. Nhờ việc sử dụng OFDM có thể khai thác miền thời gian, miền không gian, miền tần
số và thậm chí cả miền mã để tối ưu hoá việc sử dụng kênh vô tuyến. Chắc chắn rằng nó có
ưu thế lớn với truyền dẫn trong môi trường đa đường với việc làm giảm thiểu sự phức tạp
của bộ thu.
Tín hiệu được chia thành các sóng mang nhỏ trực giao, trên mỗi sóng mang đó tín
hiệu là “băng hẹp” (vài KHz) và vì vậy tránh được hiệu ứng đa đường, tạo nên một khoảng
bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu OFDM. OFDM cũng tạo nên một độ lợi về phân tập tần
số, cải thiện hiệu năng của lớp vật lý. Nó cũng tương thích với những công nghệ mở rộng
nâng cao khác, như là các anten thông minh và MIMO.
Điều chế OFDM cũng có thể tận dụng như là một công nghệ đa truy nhập (đa truy
nhập phân chia tần số trực giao, OFDMA). Trong trường hợp này mỗi tín hiệu OFDM có thể
truyền thông tin từ/tới một vài thuê bao sử dụng một bộ các sóng mang nhỏ khác nhau
(subcarrier, subchannel). Điều này không chỉ cung cấp thêm độ linh hoạt cho việc cấp nguồn
tài nguyên (tăng dung lượng), mà còn có thể tối ưu hoá các lớp chéo của việc sử dụng link vô
tuyến. Vô tuyến được định nghĩa bằng phần mềm - SDR
Lợi ích của vô tuyến được định nghĩa bằng phần mềm SDR mang lại hiệu suất xử lý
cao để phát triển các trạm gốc và thiết bị đầu cuối đa băng, đa chuẩn. Mặc dù trong tương lai
các đầu cuối sẽ thích ứng với giao diện vô tuyến để sẵn sàng cho công nghệ truy nhập vô
tuyến, ở thời điểm hiện nay điều này đã được thực hiện nhờ có cơ sở hạ tầng. SDR mang lại
nhiều lợi ích cho một số cơ sở hạ tầng. Ví dụ để tăng dung lượng mạng tại thời điểm nhất
định (ví dụ như 1 sự kiện thể thao), nhà khai thác sẽ cấu hình lại mạng của họ nhờ việc lắp
thêm vào trạm gốc vài thiết bị modem. SDR khiến cho việc cấu hình lại này rất dễ dàng.
Trong bối cảnh các hệ thống 4G, SDR sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho một tập hợp rất

nhiều các picocell và microcell đa chuẩn. Đối với nhà sản xuất, việc này có thể là một sự hỗ
trợ lớn trong việc cung cấp các thiết bị đa chuẩn, đa băng và giảm đi những nỗ lực phát triển
và hạ giá thành thông qua việc xử lý đa kênh một cách đồng thời.
MIMO – Multiple Input Multiple Output
MIMO sử dụng ghép kênh tín hiệu giữa rất nhiều các anten phát (đa thành phần không
gian) trên miền thời gian hoặc miền tần số. Điều này rất phù hợp với OFDM, bởi vì có thể xử
lý các tín hiệu thời gian độc lập ngay khi dạng sóng OFDM được thiết lập chính xác cho
kênh. Đặc điểm này của OFDM giúp cho công đoạn xử lý được đơn giản hoá đi rất nhiều.
Tín hiệu phát đi bởi m anten được n anten thu lại. Việc xử lý các tín hiệu thu được có thể
mang lại một vài cải thiện hiệu năng: phạm vi, chất lượng của tín hiệu thu và hiệu suất phổ.
Triển khai hiệu năng trong mạng tế bào vẫn đang còn là đối tượng cho nhiều nghiên cứu và
mô phỏng (hình 1.2). Tuy nhiên, nói chung có thể thừa nhận rằng những gì nhận được từ việc
sử dụng hiệu quả phổ liên quan trực tiếp tới số lượng anten cực tiểu trong tuyến kết nối.
Hình 1.2: Lộ trình hiệu năng do Alcatel thử nghiệm
Tối ưu giữa các lớp
Hiển nhiên có sự ảnh hưởng qua lại giữa MIMO và lớp MAC. Các mối ảnh hưởng qua lại
khác được thể hiện trên hình 1.3.
Hình1.3: Ảnh hưởng qua lại giữa các lớp và tối ưu liên quan
Chuyển giao và tính di động
Các công nghệ chuyển giao dựa trên công nghệ IP di động cần có sự xem xét cả về dữ liệu và
thoại. Các kỹ thuật IP di động thường chậm nhưng có thể được tăng tốc với các phương pháp
cổ điển (IP di động nhanh, phân cấp). Các phương pháp này có thể áp dụng được cho dữ liệu
và cũng có thể cho cả thoại. Trong những mạng đơn tần, có thể xem xét các phương pháp
chuyển giao. Một số kỹ thuật có thể sử dụng khi tỉ số sóng mang/nhiễu có giá trị âm (ví dụ
VSFOFDM), nhưng điều trở ngại của những kỹ thuật này chính là dung lượng. Trong
OFDM, cùng một lựa chọn có thể thay thế có trong CDMA, có thể sử dụng phân tập macro.
Trong trường hợp OFDM, MIMO cho phép xử lý phân tập macro với các độ lợi về hiệu
năng. Tuy nhiên, thực hiện phân tập macro dẫn đến việc xử lý MIMO được tập trung và
truyền dẫn được đồng bộ. Điều này không phức tạp như trong CDMA, nhưng những kỹ thuật
này chỉ sử dụng trong các tình huống mà phổ rất khan hiếm.

1.3. CÁC ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ TRONG 4G
Phần này sẽ đánh giá và chỉ ra được các dịch vụ vô tuyến đang nổi lên, các công nghệ
tiềm năng cho tính an toàn chung được sử dụng trong tương lai gần và xa hơn. Nó sẽ đưa ra
một chuỗi các nghiên cứu tiếp theo cho các công nghệ vô tuyến không dây đang xuất hiện.
Sự nghiên cứu này tập chung chính vào các ứng dụng (các dịch vụ và các thách thức) đang
hoạch định cho sự phát triển của mạng vô tuyến không dây thế hệ thứ tư 4G.
Phần này sẽ trình bày nhiều hơn và cung cấp chi tiết hơn các dịch vụ thấy được trong
mạng 4G. Trên thực tế sự thúc đẩy mạnh mẽ chủ yếu cho các công nghệ 4G là cung cấp
thông tin dữ liệu gói hóa, độ rộng băng lớn, tốc độ cao. Thậm chí người ta mong muốn rằng
lưu lượng thoại được truyền đi tới các thiết bị cầm tay ở trong các gói (trái ngược với việc
phân phát thông qua kênh chuyển mạch dành riêng). Chuyển mạch kênh liên quan tới kỹ
thuật trong đó các kênh dành riêng được sử dụng để phát và nhận tín hiệu thoại hay dữ liệu.
Sự thông tin dữ liệu gói hóa liên quan tới kỹ thuật báo hiệu số trong đó thông tin (thoại hay
dữ liệu) được chuyển thành mã nhị phân và được chia cắt thành các đoạn ngắn (segments).
Các đoạn này sau đó sẽ được giải đóng gói theo thứ tự sắp xếp chính xác và được chuyển đổi
ngược lại thành các thông tin ban đầu ở phía thu. Trong chuyển mạch gói chỉ có tín hiệu thọai
có nội dung thực sự được đóng gói và gửi tới hệ thống. Điều này là có thể nhờ sự tiến bộ
trong các kỹ thuật đa truy cập và công nghệ. Thật đáng tiếc là các kỹ thuật truy nhập vô tuyến
không dây ngày nay không hỗ trợ việc truyền băng rộng và truyền tốc độ cao. Sự hạn chế này
chính là sự thúc đẩy cho quá trình phát triển thông tin vô tuyến không dây. Trong thị trường
vô tuyến không dây ngày nay, những người sử dụng yêu cầu các dịch vụ giá trị gia tăng.
Cùng với sự giới thiệu rầm rộ các dịch vụ thế hệ 3, những người sử dụng mong muốn công
nghệ vô tuyến ở thế hệ kế tiếp sẽ không chỉ là phương tiện thông tin thoại mà còn sẽ có chức
năng hóa giống như Internet. Các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà phát triền ứng dụng đang
trên con đường nhận ra các nhu cầu của người sử dụng nhưng đó vẫn là con đưòng dài ở phía
trước. Thực tế, trong triển khai 3G, việc mong muốn việc chức năng hóa đặc điểm Internet
theo đường thông tin vô tuyến không dây chúng ta có thể không nhận thức đầy đủ được. Các
kỹ thuật đa truy nhập hoạch định cho 3G sẽ không hỗ trợ các tốc độ truyền dữ liệu và băng
thông được yêu cầu cho các ứng dụng cải tiến mà người sử dụng mong muốn. Các công nghệ
3G sẽ thực sự có các chức năng mạnh hơn các hệ thống vô tuyến không dây ngày nay, tuy

nhiên không mạnh bằng khi chúng ta triển khai 4G.
Những người sử dụng vô tuyến không không dây hôm nay mong đợi nhiều thứ lớn từ
các mạng vô tuyến không dây ngày mai. Họ chờ đợi rằng các mạng vô tuyến không dây thế
hệ tiếp theo nhất là 4G sẽ mang lại gì. Các nhà cung cấp dịch và các phát triển ứng dụng đang
chú ý hơn nữa tới sự mong đợi của người sử dụng để quyết định hướng phát triển và đưa ra
các loại hình dịch vụ. Từ đó các nhà cung cấp phân chia những người sử dụng vô tuyến ra
thành các mảng chung. Các nghành kinh doanh vô tuyến phải hiểu được các mảng này, sự
mong chờ và các nhu cầu của mảng (segment) sẽ đi theo hướng nào trong công nghệ vô
tuyến không dây thế hệ tiếp theo lên 4G. Những người sử dụng được phân mảng theo nhiều
cách. Theo như cách trình bày ở hội thảo gần đây của Lucent Technologies tại Supercomm,
Lucent đang xem xét phân chia các người sử dụng thành 5 mảng như sau:
.1-Mảng Gender.
.2-Mảng theo độ tuổi (Age).
.3 -Mảng theo cách sử dụng Internet (Internet Usage).
.4-Mảng theo mức thu nhập (Income Brackets).
.1-Mảng những người chuyên sử dụng Mobile (Mobile Profesional).
.2 Mảng Gender: Tìm đến các người sử dụng là phụ nữ. Những người sử dụng này điển
hình là những cá nhân thu nhập trung bình. Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mảng này
là các ứng dụng giải trí và xã hội như dịch vụ chat và nhắn tin nhanh.
.3 Mảng Age: Được bao gồm thị trường giới trẻ các đối tượng 18 tuổi hoặc trẻ hơn. Họ
không phải trả tiền cho dịch vụ do chính họ dùng mà việc trả tiền đó là do bố mẹ hay người
có liên quan thực hiện. Các kiểu ứng dụng đang được phát triển cho đoàn này là các ứng
dụng giải trí và xã hội như các dịch vụ âm nhạc.
.4 Mảng Internet Usage : Bao gồm điển hình là các cá nhân sử dụng nhiều hơn so với mức
trung bình (nhiều hơn 30 phút trên một phiên) để trình duyệt Internet. Những người sử dụng
trong mảng này được hội tụ công nghệ. Các kiểu ứng dụng đang phát triển là các ứng dụng
thông tin như các dịch vụ tin tức cá nhân và các dòng tin tức chính (được truyền đi với âm
thanh, hình ảnh, văn bản, hoặc bất kỳ sự kết hợp nào ở thế hệ thứ 3). Các nhà cung cấp dịch
đặc biệt khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu của các khách hàng này bởi họ đã quen vơi
việc tính tiền kiểu Internet.

.5 Mảng người sử dụng Income Bracket: Bao gồm những cá nhân ở độ tuổi trung lưu
những cá nhân biết hiểu rõ giá trị dịch vụ. Các loại ứng dụng đang phát triển trong mảng này
là các dịch vụ thông tin như dịch vụ thời gian ngắn (up-to-the-minute), personalized stock
tickers. Những người sử dụng này cũng được định hướng tính an toàn chung; vì thế các
thông tin dữ liệu và thoại có độ tin cậy được nâng cao.
.6 Mảng Mobile Profesional: Hướng tới những người sử dụng tin tưởng vào các thiết bị vô
tuyến không dây để quản lý công việc kinh doanh hàng ngày. Mảng này bao gồm những
người sử dụng chuyên nghiệp. Những người sử dụng này hầu hết rất quan trọng đối với các
nhà cung cấp dịch vụ bởi họ thường xuyên sử dụng nhiều hơn các dịch vụ mà họ yêu cầu.
Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mảng này là fax di động, thư điện tử, nhắn tin nhanh.
Để tăng sự tin cậy các ứng dụng, các nhà cung cấp cũng đang phát triển thiết bị thuê bao để
có thể chuyển vùng vào các mạng vô tuyến không dây khác nhau trên toàn thê giới sử dụng
một thiết bị thông tin đơn. Giống như mảng Income Brackets, Mobile Professional yêu cầu
các phương tiện thông tin dữ liệu và thoại phải tin cậy và liên tục. Tính an toàn chung sẽ
được quan tâm và hiệu chỉnh hợp lý trong mảng này. Toàn bộ chức năng sẽ được thêm vào
để đảm bảo tính bảo mật thông tin cho người sử dụng.
.7
Hình 1.4. Các dịch vụ và ứng dụng trong 4G
- Các trình ứng dụng và các dịch chung:
Mục đích của phần này là định nghĩa các dịch vụ cũng như chức năng mà nhà cung cấp đưa
ra cho khách hàng. Các trình ứng dụng được định nghĩa như các phần mềm, chương trình
hoặc các tính năng mang lại lợi thế cho các dịch vụ cung cấp bởi nhà khai thác. Nhìn chung
có bốn loại dịch vụ hoặc trình ứng dụng được phát triển và đưa vào sử dụng ở thông tin vô
tuyến thế hệ tiếp theo. Đó là dịch vụ thông tin cá nhân/khoanh vùng, các phương tiện liên lạc,
tổ chức, giải trí. Các ứng dụng và các dịch vụ thông tin cá nhân/ khoanh vùng hướng tới phục
vụ hầu hết người sử dụng ở các mảng để cập trước đây nó nói đến nhiều hơn ở các mảng
Inernet Usage, Income Brackets, và Mobile Professional. Các ứng dụng và các dịch vụ thông
tin này sẽ cung cấp cho người sử dụng các bản tin chung, các bản tin tài chính, hướng dẫn vị
trí, thương mại di động, và các dịch vụ du lịch. Các dịch vụ này cho phép người sử dụng xác
minh các thông tin đơn lẻ liên quan tới người sử dụng dù họ ở trong vùng phục vụ hay

chuyển vùng sang các hệ thống khác. Các quốc gia Châu đã có các ứng dụng theo dõi
phương tiện giao thông công cộng. Từ các thông tin giám sát này người sử dụng có thể xác
định thời gian xe buýt hay tầu điện dừng lại ở bến. Kiểu dịch vụ thông tin cá nhân/khoanh
vùng này đã được triển khai giới hạn trong các quốc gia. Dịch vụ này có thể là push-based
hoặc pull-based, phụ thuộc vào vị trí thuê bao muốn thông tin phát tập trung tự động gửi tới
thiết bị vô tuyến không giây hoặc nếu muốn thông tin phát tập trung trên một điểm có nhu
cầu. Các dịch vụ push và pull sẽ đựơc thảo luận chi tiết sau ở phần này. Các dịch vụ và các
ứng dụng có một tầm quan trọng đối với tất cả các mảng người sử dụng đặc biệt là mảng
Mobile Professional.

.1-Các dịch vụ thông tin (Communication) bao gồm có dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS), thư
điện tử, hội thảo truyền hình, fax, và các bulletin board. Mặc dù một số các dịch vụ đã được
sẵn sàng trong các hệ thống không dây ngày nay, nhưng các dịch vụ này sẽ tiếp tục được
nâng cao hơn trong thế hệ tương lai. Trong các dịch vụ này: thoại và độ tin cậy được chú ý
nhất trong kế hoạch phát triển.
.2-Các dịch vụ Organizational bao gồm các khả năng hỗ trợ số cá nhân (PDA Personal digital
assistant), trao đổi tiền tệ dựa trên cơ sở xác định người sử dụng, và các trình ứng dụng quản
lý cá nhân khác (ví dụ: lịch công tác, quản lý cuộc gọi, sổ lưu địa chỉ). Các dịch vụ và cách
trình ứng dụng Organizational có liên quan tới tất cả các mảng người sử dụng nhưng nó được
hướng tới phục vụ cho các mảng người sử dụng là Income Brackets và Mobile Professional.
- Các dịch vụ giải trí (Entertainment) được đưa vào tầm ngắm của các nhà cung cấp
dịch vụ và các nhà cung cấp quay trở lại đầu tư vào nó khi nhận thấy nó có một tiềm năng
lớn. Các dịch vụ giải trí có thể gồm có đoạn âm thanh, đoạn video, chat, trao đổi hình ảnh, và
chơi game. Trong thị trường vô tuyến không giây Châu Á 3G đang được phát triển, các dịch
vụ giả trí đang tạo ra lợi nhuận đáng kể. Mảng mà các dịch vụ giải trí hướng tới đó là mảng
Age. Một dịch vụ khác đang tạo ra rất nhiều sự sôi động trong nghành kinh doanh đó là
thương mại di động (M-Commerce). Thương mại di động đưa ra khả năng cho thuê bao đăng
ký mua các món hàng ( ví dụ: mua gas, thức ăn từ các máy bán hàng tự động.v.v) sử dung
một thiết bị vô tuyến không dây. Ví dụ để đăng ký mua một món hàng từ máy bán hàng tự
động, mọi người sử dụng sẽ quay số điện thoại hoặc mã truy nhập liên quan tới món hàng đó

và món hàng đó sẽ được phân phối tới người mua. Trong sự phối hợp này, máy bán hàng tự
động sẽ được kết nối tới mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) thông qua một
modem hoặc một thiết bị kiểu gateway. Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến không dây sẽ gửi
thông tin tới công ty bán hàng và công ty này sẽ gửi thông tin tới máy bán hàng tự động để
chỉ thị cho máy bán hàng phân phối món hàng. Tài khoản của người sử dụng dịch vụ không
dây sẽ được tính vào các món hàng mà họ đăng ký, giống như một thẻ tín dụng. Kiểu dịch vụ
thương mại di động này hiện thời đang được thử nghiệm và đã được thực hiện (trên cơ sở
còn nhiều hạn chế) trong các quốc gia ở Châu Âu và Châu á và thực sự đang tiến xa. Thương
mại di động có thể được xem như là một kiểu dịch vụ Information hoặc Organzation.
- Các dịch vụ dựa trên cơ sở xác định vị trí Push, Pull.
Các dịch vụ Push và Pull đưa ra độ tin cậy cho mạng về khả năng xác định vị trí các thuê
bao. Trong mạng 4G, điều đó có thể nhận thấy, mạng có khả năng xác định vị trí chính xác
của các thuê bao ở cả trong nhà và ngoài nhà. Khả năng này được thực hiện từ các chức năng
được thêm vào từ các nhà cung cấp dịch vụ. Các thông tin cá nhân người dùng được thiết lập
và cập nhật bởi các thuê bao, đảm bảo thông tin tới mỗi người sử dụng đúng yêu cầu. Thông
tin cá nhân chứa đựng các sở thích của thuê bao (ví dụ., thích/không thích, kế hoạch làm việc,
khuôn khổ) và sự cho phép các thuê bao ( ví dụ: người nào được phép biết hiện tại họ đang ở
đâu). Nhà cung cấp dịch vụ sẽ duy trì và lưu dữ thông tin cá nhân người sử dụng trong cơ sở
dữ liệu. Mạng phục vụ sẽ sử dụng các thông tin này để đẩy các dịch vụ cho các thuê bao. Ví
dụ: nếu một thuê bao thích một kiểu thức ăn riêng, mạng sẽ xem trong thông tin cá nhân của
thuê bao đó và sẽ đẩy (push) các thông tin có liên quan tới nhiều nhà hàng mà phục vụ kiêủ
món ăn đó ở vị trí của thuê bao. Tương tự, người sử dụng có thể yêu cầu các thông tin giống
như vậy xuất phát từ mạng (pull) nếu cô ta hay anh ta không lựa chọn để có thông tin này và
thông tin này được đẩy tới (push) thiết bị không dây. Sự thách thức với các dịch vụ dựa trên
cơ sở xác định vị trí là nó không có trong các trình ứng dụng nhưng có trong sự bổ sung. Để
cho các dịch vụ định vị tồn tại ở bất kỳ giá trị thực nào, mạng phải có khả năng chỉ ta vị trí
của các thuê bao với độ chính xác cao có thể trong khoảng vài Feet. Các mạng không dây
hiện thời không có khả năng này. Các mạng ngày nay nhìn vào các cell đang phục vụ và đang
thông tin với thiết bị cầm tay để xác định vị trí của thuê bao. Kỹ thuật này có thể chính xác
cao nhất ở một vài khối nhà trong thành phố nhưng đối với các trình ứng dụng của 4G sự

chính xác này gần như là không cần thiết. Các kế hoạch hiện thời cho mạng 4G bao gồm sử
dụng giao thức Internet phiên bản 6 (IPv6) để định tuyến các gói dữ liệu tới máy điện thoại
cầm tay. IPv6 đã gắn liền với việc theo dõi định vị và điều này sẽ làm tăng khả năng xác định
một cách chính xác vị trí của thuê bao trong mạng. Một số đã được đề xuất áp dụng các khả
năng của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) vào các máy cầm tay giúp cho việc xác định vị trí
của các thuê bao. Tuy nhiên GPS sẽ chỉ hữu ích đối với phạm vi nhỏ. GPS tin vào khả năng
máy thu bắt được tín hiệu từ các vệ tinh quay quanh trái đất. Nếu máy thu không truy cập ở
bên ngoài (ở trong nhà), các thông tin về vị trí không được cung cấp. Ngoài vị trí ra, mạng
phải có khả năng xác định các số liệu thống kê khác.
-Kết luận:
Các dịch vụ và các trình ứng dụng cho 4G vẫn đang được định nghĩa, nó phát triển và dịch
chuyển theo nhu cầu người sử dụng. Các ứng dụng 4G hướng tới phục vụ cho thị trường
khách hàng có nhu cầu lớn về chất lượng dịch vụ cũng như sự đa dạng của dịch vụ. Với khả
năng của mình, 4G thực sự đáp ứng được các nhu cầu về đa dịch vụ của khách hàng hiện tại
và trong tương lai. Chương này mới chỉ giới thiệu và đưa ra một số loại hình dịch vụ điển
hình và một số ví dụ về các ứng dụng trong 4G theo một khía quan điểm chung. Phần dịch vụ
và mô hình cụ thể của nó sẽ được giới thiệu kỹ hơn trong chương 3. Định hướng phát triển
các dịch vụ cho 4G dựa trên nền tảng của 3G nhưng với độ tin cậy và tính an toàn cao hơn,
mô hình dưới đây có thể là các dịch vụ cụ thể cho 4G :
Hình 1.5. Mô hình các dịch vụ trong mạng 4G
CHƯƠNG 2
MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G
2.1. CÁC YÊU CẦU VỀ CẤU TRÚC MẠNG MỚI
Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tương tác, giao
tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên nền IP.
Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai thác các dịch vụ
trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì vậy, để đáp ứng được các nhu
cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
a. Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các mạng di
động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không dây khác.

Hình 2.1: Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến 4G
Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP, với
tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng dụng chất lượng cao,…
Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành công. Với sự
kết hợp này, người sử dụng có khả năng kết nối tới nhiều mạng, có thể sử dụng nhiều dạng
dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, internet, WLAN, WiMAX,…vv, mà không cần quan
tâm tới dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu.
Hình 2.2: Sự kết hợp các mạng khác nhau
b. Mạng có tính mở
Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ thống mạng
hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch vụ cung
cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động thế hệ ba
đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưa cao. Các nhà
cung cấp dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng. Điều này có thể được
khắc phục trong mạng 4G. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép cài đặt các thành phần mới
với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớp. Đây là điều rất quan trọng,
đặc biệt cho các dịch vụ tối ưu trong mạng di động với liên kết không dây và các đặc tính di
động. Mô hình được xây dựng ra phải có tính mở. Điều này giúp cho hệ thống trở nên linh
hoạt trong quá trình phát triển. Yêu cầu về mở rộng, nâng cấp hệ thống hay thêm vào các ứng
dụng, dịch vụ mới luôn là một đòi hỏi đối với các mạng viễn thông hiện nay. Do đó mạng
phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ thời điểm hiện tại cho đến
tương lai.
Hình 2.3: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống
c. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP:
Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập,
truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ mạng, băng thông
dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian thực,
chất lượng cao.
d. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin
Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát triển,

càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cung truy nhập vào hệ thống thì thông tin bí
mật của người dùng càng không đảm bảo an toàn. Tính an toàn của hệ thống được đánh giá
qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn và riêng tư của các dữ liệu người sử
dụng cũng như khả năng quản lý, giám sát hệ thống. Bảo mật là yêu cầu chung đối với tất cả
các hệ thống viễn thông.
e. Mạng đảm bảo tính di động:
Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều mạng di
động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa dịch
vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung.
Các thiết bị đa chế độ:
Thiết bị đa chế độ có nhiều chế độ hoạt động khác nhau, ví dụ như đa truy nhập phân
chia theo mã, thông tin di động toàn cầu GSM, chế độ truy nhập vệ tinh,… Do đó, khi thiết bị
nằm ngoài vùng phủ của mạng mình thì nó vẫn có thể truy nhập được vào thống thông qua
các mạng khác. Đối với loại thiết bị này thì vấn đề chất lượng dịch vụ yêu cầu phải được xử
lý tốt. Xem hình 2.4 - a
Vùng phủ đa dịch vụ:
Trong kiến trúc này, người dùng truy nhập vào vùng phủ đa dịch vụ gồm nhiều điểm
truy chung (UAP: Universal Access Point). Những UAP này kích hoạt để chọn mạng dựa
trên những cái có sẵn, đặc điểm chất lượng, và sự lựa chọn thông thường của người dùng.
Người dùng, thiết bị có thể chuyển dịch vụ khi di chuyển từ UAP này sang UAP khác. Xem
hình 2.4 - b
Giao thức truy nhập chung: Trong trường hợp này các mạng không dây có thể hỗ trợ
một hoặc hai giao thức truy nhập chuẩn. Khi đó thiết bị có thể chuyển mạng có cùng giao
thức truy nhập khi không truy nhập được vào mạng của mình. Xem hình 2.4 - c
Hình 2.4: Tính di động của mạng
f) Mạng phải đảm bảo về tốc độ:
Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của người
sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 100Mbps, và 160Mbps khi sử
dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)
Hình 2.5: Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G

2.2. MÔ HÌNH MẠNG 4G
2.2.1. Ưu nhược điểm của cấu trúc mạng 3G và 3,5G a)
Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA
Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các
mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Với việc cấu trúc mạng dùng giao thức IP kết hợp
với công nghệ ATM, cùng với việc hỗ trợ tốc độ lên tới 2Mbps, mạng thông tin di động thế
hệ ba WCDMA có thể hỗ trợ người dùng các dịch vụ như: hội nghị truyền hình, truy cập
internet tốc độ cao, download các file dữ liệu nhỏ,…
Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu
lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, khả năng
đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc
download các file dữ liệu lớn,…
Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA chưa đáp ứng được các yêu cầu như: khả
năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở của mạng
chưa cao, khi đưa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều vấn đề do tốc độ mạng thấp,
tài nguyên băng tần ít,…
b) Mạng thông tin di động thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA
Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải tiến
về cả dung lượng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Mạng thông tin di động thế hệ ba
WCDMA ra đời là một bước phát triển mạnh mẽ về tốc độ và chất lượng dịch vụ. Tuy nhiên,
tốc độ dữ liệu tối đa trong WCDMA chỉ đạt tới 2Mbps. Để tăng khả năng hỗ trợ cho các dịch
vụ dữ liệu chuyển mạch gói, đặc biệt là nâng cao tốc độ truyền dữ liệu, mà trước hết là tốc độ
đường xuống, 3GPP đã phát triển và chuẩn hóa trong phiên bản Release 5 một công nghệ
mới, đó là công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) với những tính năng
mới được đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến
WCDMA/UTRA –FDD và được xem như là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ
thống thông tin di động 3,5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp chặt chẽ
với nhau để cải thiện dung lượng mạng, và tăng tốc độ dữ liệu đỉnh trên 10 Mbps đối với lưu
lượng gói đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép các nhà khai thác có thể
đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện chất lượng dịch vụ (QoS) của các dịch vụ hiện

có, và đạt chi phí thấp nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của HSDPA là
chưa từng có trong các phiên bản trước đây của 3GPP.
Các khía cạnh kỹ thuật trong nội dung HSDPA bao gồm:
←• Phát kênh chia sẻ
←• Điều chế và mã hóa thích ứng
←• Kỹ thuật phát đa mã
←• Yêu cầu lặp lại tự động nhanh HARQ.
Mục đích của HSDPA là hỗ trợ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao bằng cách sử
dụng một kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) và hỗ trợ thoại được tích hợp
trên kênh DCH và dữ liệu tốc độ cao trên kênh HS-DSCH trên cùng một sóng mang (tương
tự như DSCH trong Release 99).
Lợi ích của HSDPA như đã trình bày trong các phần trước cho đường xuống khi hầu
hết lưu thông dữ liệu 3G được trông đợi đầu tiên là đường xuống. Release 6 sẽ nói về cải
tiến, nâng cấp đường lên, được gọi là nâng cấp đường lên HSUPA (HSUPA: High Speed
Uplink Packet Access). HSUPA sử dụng tương tự các đặc điểm chính như HSDPA, nhưng
thay vì áp dụng cho đường xuống thì nó lại áp dụng cho đường lên. Điều này sẽ làm tăng tốc
độ truyền đường xuống.
c) Nhận xét:
Các mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA và thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA ra
đời đã phần nào đáp ứng được nhu cầu của người tiên dùng như: tốc độ truyền dữ liệu lên tới
2Mbps đối với mạng WCDMA, 10Mbps đường xuống đối với công nghệ 3,5G), có thể truy
nhập được nhiều dịch vụ như: truyền hình hội nghị, truy nhập Internet tốc độ cao,…
Tuy nhiên, các mạng di động này còn nhiều nhược điểm như: tốc độ truyền dữ liệu
chưa cao, do đó chất lượng của các dịch vụ thời gian thực chưa cao, tốc độ truyền dữ liệu vẫn
còn thấp, đặc biệt là tính di động kém. Khi người dùng đi vào vùng phủ của loại mạng khác
ví dụ như mạng WLAN, WiMAX,… mà không nằm trong vùng phủ sóng của mình thì mạng
không thể phục vụ người dùng được. Ngoài ra, việc sử dụng IPv4 cũng gây ra các hạn chế
như không đủ địa chỉ để triển khai theo yêu cầu của mạng,… Khả năng triển khai các dịch vụ
mới trên các mạng này rất khó do các hạn chế về tốc độ truyền thông và băng tần,…
Trong tương lai, người sử dụng mong muốn được sử dụng nhiều loại hình dịch vụ

khác nhau với tốc độ truyền cao lên tới hàng trăm Mbps, có chất lượng tốt, có thể thâm nhập
vào mạng từ mọi nơi, có khả năng sử dụng các dịch vụ mới một cách dễ dàng,…
2.2.2. Mô hình mạng thông tin di động 4G:
Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến, truyền dẫn
trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Với yêu cầu một kiến trúc phân
lớp cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho hệ thống, các thành phần
chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hoá theo các chức năng chung và mỗi chức năng chung
này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớp. Với yêu cầu này, chúng tôi phân chia cấu trúc
mạng trên cơ sở của 4 lớp chức năng, tương ứng với 4 phạm vi chức năng của các thành phần
trong hệ thống mạng.