HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

---------------------------------------

NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 4G VÀ

TRIỂN KHAI 4G CHO VNPT HÒA BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số: 60.52.70

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ XUÂN CÔNG

Phản biện 1: ……………………………………………………………………………

Phản biện 2: …………………………………………………………………………..

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ

Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ...............

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1

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 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, 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 chất lượng cao trên nền các mạng di động.

Hiện nay thị trường di động Việt Nam có 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. Với cơ sở lý

thuyết trên để ứng dụng thực tế triển khai cho Viễn thông Hòa Bình.

Luận văn bao gồm có 3 chương.

Chƣơng 1: Tổng quan

Chƣơng 2: Công nghệ 4G LTE

Chƣơng 3: Nghiên cứu mạng 4G cho VNPT Hòa Bình..

Với mong muốn phục vụ người dùng các dịch vụ chất lượng cao, Việc

nghiên cứu các xu hướng phát triển về công nghệ và dịch vụ mới để đáp ứng mục

tiêu này

Công nghệ 4G với những tính năng ưu việt của nó cũng như lợi ích trong

việc cung cấp và sử dụng dịch vụ là một xu hướng tất yếu cho các nhà cung cấp

dịch vụ di động.

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.

1.1 Mạng thông tin di động hiện nay.

1.1.1 Lịch sử 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. 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.

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 (hệthống 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.

1 G

2 G3 G

+

IMT-Advanced

4GCao

< 10kbps

Tru

ng

bìn

h

3G

< 20kbps 300kps-10Mbps < 100Mbps

WIFI/

IEE802.11

WIMAX/

IEE802.16e

Thấp

Tốc độ số liệu

100Mbps-1Gbps

E3G

1985 20001995 2005 2010 2015

AMPS

TACS

GSM

cdmaOne

WCDMA

cdma20001x

HSPA

1XEVDO

LTE/UMB

Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G

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. Mạng 3G đầu tiên được thiết

lập tại Nhật bản. Các mạng 2.5G, như là GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung)

3

triển khai rộng rãi 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).

1.1.2 Đánh giá ưu nhược điểm của mạng thông tin di động hiện nay.

a) Mạng thông tin di động 3G.

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 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:

Hàng nghìn tỷ được các nhà mạng Việt Nam đầu tư cho 3G, nhưng xem ra

kế hoạch thu hồi vốn khó được hoàn tất đúng thời gian dự định.

Các nhà mạng cung cấp dịch vụ 3G khác sau những đầu tư ban đầu khá

rầm rộ, ở thời điểm hiện tại phải tính toán, đã giảm tốc độ phát triển 3G, cụ thể

giảm tốc độ mở rộng vùng phủ sóng và nâng cao chất lượng phủ sóng 3G

1.2 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G.

1.2.1 Giới thiệu về mạng di động 4G. Thế hệ thứ tư của công nghệ di động - 4G hay là bước tiếp theo trong sự

phát triển của công nghệ mạng di động.

Với nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội, 4G không chỉ là một cải tiến đối với

ngành di động. 4G cho phép xây dựng một thế giới kết nối hoàn chỉnh hơn, nơi

mà gần như tất cả các thiết bị kỹ thuật số của chúng ta trở lên di động, linh hoạt

hơn và tích hợp chặt chẽ hơn vào cuộc sống hàng ngày. Người tiêu dùng sẽ có thể

xem truyền hình, gọi video và tiếp cận với các nội dung thông tin, giải trí, truyền

thông xã hội dù ở bất cứ đâu.

Đối với các nước đang phát triển, nơi mà việc truy cập kết nối băng thông

rộng cố định đang bị giới hạn, 4G sẽ mang lại kết nối tốc độ cao hơn nhiều và

giúp họ cạnh tranh trên quy mô toàn cầu. Các nhân viên cũng có được những lợi

ích từ 4G để thực hiện nhanh chóng các công việc như kiểm tra mail và đọc tài

liệu. Tóm lại, với 4G, bạn có thể thực hiện công việc nhanh hơn, làm việc từ xa và

khai thác nhiều dịch vụ đám mây khác qua các thiết bị di động của mình.

1.2.2 Đặc điểm mạng thông tin di động 4G

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

4

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

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

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 chưacao. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép hệ

thống cài đặt các thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau

trên các lớp.

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.

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.

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.

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 1Gbps, và

100Mbps.

1.2.3 Xu hướng công nghệ.

Hiện thế giới đang tồn tại 2 chuẩn công nghệ lõi của mạng 4G là WiMax

và Long Term Evolution (LTE). WiMax là chuẩn kết nối không dây được phát

triển bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) còn LTE là

chuẩn do 3GPP, một bộ phận của liên minh các nhà mạng sử dụng công nghệ

GSM. Cả WiMax và LTE đều sử dụng các công nghệ thu phát tiên tiến để nâng

cao khả năng bắt sóng và hoạt động của thiết bị, mạng lưới. Tuy nhiên, mỗi công

nghệ đều sử dụng một dải băng tần khác nhau.

1.2.4 Thực tế triển khai thử nghiệm.

5

VH- Bộ TT&TT đồng ý cho 5 doanh nghiệp VNPT, Viettel, FPT Telecom,

CMC và VTC được thử nghiệm mạng di động 4G trước khi đấu giá lấy tần số và

giấy phép 4G.

Ngay sau khi được Bộ Thông tin và Truyền thông cấp giấy phép thử

nghiệm dịch vụ công nghệ 4G, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam

(VNPT) đã nỗ lực khẩn trương triển khai và lắp đặt thành công trạm BTS công

nghệ LTE đầu tiên tại Việt Nam.

VNPT là một trong năm doanh nghiệp được Bộ Thông tin và Truyền thông

cấp giấy phép thử nghiệm dịch vụ công nghệ 4G. Ngay sau khi có được giấy phép

này, VNPT đã khẩn trương tiến hành thực hiện Dự án thử nghiệm cung cấp dịch

vụ vô tuyến băng rộng công nghệ LTE (Long Term Evolution), công nghệ Tiền

4G.

Trạm BTS công nghệ LTE này được đặt tại nhà Internet, lô 2A, làng Quốc

tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội (trụ sở của công ty Điện toán và truyền số liệu

VDC). Với tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mb/giây, dịch vụ truy cập Internet

vô tuyến LTE hứa hẹn sẽ mang tới cho khách hàng các ứng dụng đòi hỏi băng

thông lớn như video, HDTV, giải trí trực tuyến,...

Doanh nghiệp thứ 2 trong ngành viễn thông Việt Nam là Tập đoàn Viettel

đã cho thử nghiệm hệ thống 4G tại thành phố Hồ Chí Minh bằng việc thiết lập

hoàn chỉnh một mạng hoàn toàn mới với 40 trạm phát LTE (4G) và 200 thiết bị

đầu cuối.

Cùng với các doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp nhỏ hơn cũng đang tìm

cách triển khai 4G bằng việc liên kết giữa doanh nghiệp có hạ tầng mạng và đơn

vị khai thác nội dung.

1.3 Kết luận chƣơng

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.

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, hàng Gbps, 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.

6

CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ 4G LTE

2.1 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE

2.1.1 Tổng quan. LTE (Long Term Evolution: phát triển dài hạn) là tên dành cho tiêu chuẩn

mới do 3GPP phát trển để đáp ứng các yêu cầu không ngừng tăng về tốc độ số

liệu để đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện IP. LTE là bước phát triển tiếp sau

của các hệ thống 2G và 3G để tiến đến cung cấp mức độ chất lượng tương tự

như các mạng hữa tuyển hiện nay.

Các mục tiêu thiết kế chính của LTE bao gồm:

Hệ thống phải hỗ trợ tốc độ đỉnh đường lên là 100Mbps và đường xuống

là 50Mbps trong băng thông 20 MHz hay tương đương với các giá trị hiệu suất

phổ tần đỉnh là 5bps/Hz đường xuống và 2,5bps/Hz đường lên. Hệ thống tham

chuẩn có 2 anten trong UE cho đừơng xuống và 1 anten trong UE cho đường

lên.

Di động lên đến 350km/giờ.

Sử dụng phổ linh hoạt, đồng tồn tại với các công nghệ trước và giảm độ

phức tạp cũng như giá thành.

Các công nghệ quan trọng nhất trong mạng truy nhập vô tuyến của LTE là

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), an định tài nguyên động đa

kích thứơc (thời gian, tần số) và thích ứng đường truyền, truyền dẫn MIMO

(Multiple Input Multiple Output), mã hóa turbo và HARQ (Hybrid Automatic

Repeat Request) với kết hợp mềm.

Truyền dẫn đa anten là một trong số các công nghệ quan trọng nhất để đạt

đựơc các mục tiêu tốc độ cao cho LTE. Trên đường xuống LTE phiên bản đầu hỗ

trợ một, hai hay bốn anten phát trong eNodeB và một, hai hay bốn anten thu trong

UE. Đa anten có thể được sử dụng theo nhiều cách: để nhận được phân tập phát

thu hay để nhận được ghép kênh không gian nhằm tăng tốc độ số liệu bằng cách

tạo ra nhiều kênh con song khi điều kiện cho phép. Tuy nhiên trên đường lên LTE

chỉ hỗ trợ một anten phát tai UE và một, hai hay bốn anten thu tại eNodeB. Vì thế

trên đường lên đa anten chỉ được sử dụng cho phân tập thu. Để đạt được các mục

tiêu khác nhau.

LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SU-

MIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (Multi-

User MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa cấp hạng 1 vòng kín và tạo

búp dành riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten

phát trên đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn

lớp) cho một UE. Sơ đồ phân tập phát được đặc tả cho bốn anten phát trên đường

xuống và hai anten phát trên đường lên. Sơ đồ MU- MIMO cho phép ấn định các

lớp không gian khác nhau cho các người sử dụng khác nhau trong cùng một tài

nguyên thời gian-tần số. và được hỗ trợ cả ở đường lên lẫn đường xuống. Sơ đồ

tiền mã hóa vòng kín cấp hạng 1 được sử dụng để cải thiện vùng phủ sóng sử

dụng công nghệ SU-MIMO dựa trên tín hiệu tham chuẩn chung đặc thù ô với việc

sử dụng một bản tin báo hiệu điều khiển thông lượng thấp để

2.1.2 Mô hình mạng thông tin di động 4G/LTE:

7

ASAS AS AS AS

Lớp dịch vụ

Signaling

SGW

Mobility

Security

SEGBilling

System IP

multimedia

MGW

MGWMGW

Lớp chức

năng

Lớp lõi

RACRAC RAC

Các mạng

khác

Lớp truy

nhập vô

tuyến

Hình 2.1 Mô hình cấu trúc mạng 4G/LTE

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

Nút duy nhất trong E-UTRAN là eNodeB (evolved Node B: Nút B phát

triển). eNodeB là trạm gốc vô tuyến chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các chức

năng liên quan đến vô tuyến trong phần cố định của hệ thống. eNodeB thông

thường được phân bố trên các vùng phủ sóng của mạng, eNodeB được đặt gần các

anten vô tuyến thực tế.

Về mặt chức năng eNodeB hoạt động như một cầu nối lớp 2 giữa UE và

EPC và là điểm kết cuối của tất cả các giao thức vô tuyến hướng đến UE và

chuyển tiếp số liệu giữa kết nối vô tuyến và kết nối dựa trên IP tương ứng đến

EPC. Trong vai trò này, eNodeB thực hiện mật mã hóa/giải mật mã hóa số liệu và

8

đồng thời nén/giải nén tiêu đề IP. eNodeB cũng chịu trách nhiệm cho nhiều chức

năng của mặt phẳng điều khiển (CP). eNodeB chịu trách nhiệm quản lý tài

nguyên vô tuyến (RRM: Radio Resource Management), nghĩa là điều khiển mức

độ sử dụng giao diện vô tuyến bao gồm: ấn định các tài nguyên vô tuyến theo

yêu cầu, đặt mức ưu tiên và lập biểu lưu lượng theo chất lượng dịch vụ (QoS)

yêu cầu và thường xuyên giám sát tình trạng sử dụng tài nguyên

2.2 Các giao thức trên giao diện vô tuyến LTE.

Giao diện vô tuyến được ký hiệu là LTE Uu. 4G LTE không sử dụng RNC.

Các chức năng trước đây của RNC được đặt ngay trong eNodeB để có thể xử lý

nhanh hơn các thay đổi trên đường truyền vô tuyến nhanh hơn. Ngoài ra mạng lõi

là mạng lõi gói phát triển được xây dựng trên nền IP. Giao diện vô tuyến giữa UE

và eNodeB được ký hiệu là LTE Uu

2.3 Quản lý di động trong 4G LTE.

Vị trí của được MME nhận biết với độ chính xác đến vùng theo bám (TA:

Tracking Area). Khi UE ở trạng thái rỗi, mỗi lần chuyển dịch từ một TA này sang

một TA khác nó phải thực hiện thủ tục TA để thông báo cho MME về TA mới.

Kích thước TA phải được chọn hợp lý để không bị lớn quá (dể giảm tải báo hiệu

tìm gọi) và không bị nhỏ quá (đến tránh thường xuyên báo hiệu cập nhật vị trí).

Cũng giống như vùng định tuyến (RA: Routing Area) trong WCDMA/HSPA, TA

trong LTE thông thường bao phủ vài trăm BTS.

2.4 Cấu trúc tài nguyên truyền dẫn trong LTE.

Các tài nguyên trong LTE có các kích thước thời gian, tần số và không

gian. Kích thước không gian được đo bằng ‘lớp’ và đựơc truy nhập bởi nhiều

anten phát và nhiều anten thu.

Các thông số của khối tài nguyên RB số các sóng mang trong một khối tài

nguyên NRC là 12 hoặc 24 đối với các trường hợp băng thông sóng mang con

bằng 15 kHz và 7,5KHz. Băng thông sóng mang con 7,5kHz chỉ được sử dụng

cho truyền dẫn MBSFN (MB Single Frequency Network). Mỗi khe bao gồm 7 ký

hiệu OFDM trong trường hợp độ dài CP bình thường hoặc 6 ký hiệu OFDM trong

trường hợp độ dài CP mở rộng và được lập cấu hình theo đặc điểm của ô

Theo quy định số RB tối thiểu trong miền tần số là 6 (tương ứng với

6x12= 72 sóng mang con và băng thông truyền dẫn là 1,08MHz) và số RB cực

đại trong trong miền tần số là 100 (tương ứng với 100x12=1200 sóng mang con

và băng thông truyền dẫn là 18MHz).

2.5 Quy hoạch tần số trong LTE Bảng 2.1 liệt kê các băng tần hiện thời được quy định cho LTE. Hiện thời

có 17 băng cho FDD và 8 băng cho TDD. Mỗi khi có thể, các quy định vô tuyến

cho FDD và TDD được duy trì như nhau để đảm bảo sự tương đồng tối đa giữa

hai chế độ này.

Bảng 2.1 Các băng tần LTE

BăngLTE Đường lên Đường xuống Chế độ song

công 1 1920MHz-1980 MHz 2110 MHz - 2170 MHz FDD

9

2 1850 MHz - 1910 MHz 1930 MHz - 1990 MHz FDD

3 1710 MHz - 1785 MHz 1805 MHz - 1880 MHz FDD

4 1710 MHz - 1755 MHz 2110 MHz - 2155 MHz FDD

5 824 MHz - 849 MHz 869 MHz - 894 MHz FDD

6 830 MHz - 840 MHz 875 MHz - 885 MHz FDD

7 2500 MHz - 2570 MHz 2620 MHz - 2690 MHz FDD

8 880 MHz - 915 MHz 925 MHz - 960 MHz FDD

9 1749,9 MHz - 1784,9 Hz 1844,9 MHz - 1879,9 MHz

FDD

10 1710 MHz - 1770 MHz 2110 MHz - 2170 MHz FDD

11 1427,9 MHz - 1452,9

MHz

1475,9 MHz - 1500,9 MHz

FDD

12 698 MHz - 716 MHz 728 MHz - 746 MHz FDD

13 777 MHz - 787 MHz 746 MHz - 756 MHz FDD

14 788 MHz - 798 MHz 758 MHz - 768 MHz FDD

17 704 MHz - 716 MHz 734 MHz - 746 MHz FDD

18 815 MHz - 830 MHz 860 MHz - 875 MHz FDD

19 830 MHz - 845 MHz 875 MHz - 890 MHz FDD

33 1900 MHz - 1920 MHz 1900 MHz - 1920 MHz TDD

34 2010 MHz - 2025 MHz 2010 MHz - 2025 MHz TDD

35 1850 MHz - 1910 MHz 1850 MHz - 1910 MHz TDD

36 1930 MHz - 1990 MHz 1930 MHz - 1990 MHz TDD

37 1910 MHz - 1930 MHz 1910 MHz - 1930 MHz TDD

38 2570 MHz - 2620 MHz 2570 MHz - 2620 MHz TDD

39 1880 MHz - 1920 MHz 1880 MHz - 1920 MHz TDD

40 2300 MHz - 2400 MHz 2300 MHz - 2400 MHz TDD

2.6 Các nút chuyển tiếp. Dự định sử dụng băng thông cao có thể giảm mật độ phổ công suất khả

dụng và thậm chí phổ rộng sẽ chỉ khả dụng tại các băng tần cao và điều này đồng

nghĩa với suy hao cao. Các thuê bao yêu cầu các dịch vụ tốc độ số liệu cao thường

đựơc đặt trong nhà và phải chịu cường độ tín hiệu thấp vì sóng vô tuyến phải thâm

nhập qua các tường ngăn của tòa nhà. Để chống lại các ảnh hưởng này và đảm

bảo thông lượng cao ổn định trên toàn mạng, các nút phát cần đựơc đặt gần người

sử dụng hơn để đạt đựơc các tốc độ số liệu người sử dụng cao. Không như các ô

Femto (các BTS có kích thước nhỏ và rẻ tiền đặt gần thuê bao để hỗ trợ tốc độ số

liệu cao), các nút chuyển tiếp (RN: Relay Node) rất hấp dẫn vì chúng cho phép

lắp đặt đơn giản và là giải pháp kinh tế cho các triển khai mật độ ô cao vì không

cần đường trục hữu tuyến. Có thể đạt đựơc thông lượng cao trên các đường truy

nhập vô tuyến nhờ RN ở gần và vùng phủ sóng nhỏ hơn của nó. Đường trục từ

RN đến eNodeB cũng hưởng lợi từ vị trí RN tốt hơn so với UE được phục vụ và

vì thế cho phép eNodeB thông qua RN cung cấp vùng phủ tốt hơn với hiệu suất

phổ tần cao hơn.

Về căn bản, xét từ góc độ đầu cuối, RN lớp 2 sẽ hoạt động giống như một

eNodeB bình thường bao gồm cả lập biểu và quản lý tài nguyên, nhưng đường

10

trục được thực hiện bởi một đường truyền LTE đến eNodeB bằng cách sử dụng

một băng tần bổ sung (ngoài băng) hay cùng băng (trong băng) cho đường truy

nhập này. Phương pháp thứ hai cũng thường đựơc sử dụng vì nó không cần cấp

phép tần số bổ sung và không cần cách ly cao đối với tự nhiễu nhờ việc sử dụng

phân cách TDMA giữa phát RN đến các đầu cuối và thu từ eNodeB (một giải

pháp đơn giản cho phân cách TDMA là RN dành trứơc một số khung con

MBSFN). Khung con MBSFN cho phép truyền dẫn không liên tục từ eNodeB.

Trước đây nó được đưa ra để hỗ trợ khai thác phát quảng bá đơn sóng mang từ

một số eNodeB, nhưng bây giờ cũng dùng để che dấu đường trục đối với các đầu

cuối R6 để đạt được khai thác RN hoàn toàn tương thích ngược.

Hình 2.2 Nút chuyển tiếp

2.7 Kỹ thuật đa anten trong LTE

3GPP đã hoàn thiện đặc tả chuẩn LTE. Các công nghệ MIMO được đưa ra

trong LTE như ghép kênh không gian, phân tập phát và tạo búp là các phần tử

then chốt để cung cấp tốc độ số liệu đỉnh cao hơn với hiệu suất phổ tốt hơn và là

các công nghệ căn bản để hỗ trợ dịch vụ số liệu băng rộng không dây tương lai.

3GPP đã đặc tả công nghệ E-UTRAN hay còn gọi là LTE được xây dựng

trên cơ sở truyền dẫn OFDM để hỗ trợ tốc độ bit lên đến 300 Mbps cho đường

xuống và 75Mbps cho đường lên. Trong LTE MIMO được sử dụng để cải thiện

tốc độ số liệu đỉnh đường xuống, vùng phủ sóng cũng như thông lượng trung

bình. LTE sử dụng đa anten với các công nghệ MIMO khác nhau bao gồm SU-

MIMO (Single-User MIMO: MIMO đơn người sử dụng), MU-MIMO (Multi-

User MIMO: MIMO đa người sử dụng, tiền mã hóa vòng kín và tạo búp dành

riêng. Các sơ đồ SU-MIMO được đặc tả cho cấu hình hai hay bốn anten phát trên

đường xuống để hỗ trợ truyền dẫn nhiều lớp không gian (lên đến bốn lớp) cho

một UE.

Công nghệ SU-MIMO hiện có được mở rộng để hỗ trợ cấu hình với tám

anten phát trên đường xuống và bốn anten phát trên đường lên. Ngoài ra truyền

dẫn đa điểm phối hợp nhiều ô (CoMP) cũng đang được tích cực nghiên cứu và

đánh giá.

LTE hỗ trợ di động trên toàn mạng và được tối ưu hóa cho tốc độ di động

thấp từ o đến 15km/giờ. Tốc độ di động cao hơn từ 15 đến 120 km/giờ cũng đựơc

11

hỗ trợ với hiệu năng cao. Ngoài ra LTE cũng có thể hỗ trợ tốc độ từ 120 đến

350km/giờ (thậm chí lên đến 500 km/giờ).

2.7.1 SU-MIMO đường xuống trong LTE.

Sơ đồ SU-MIMO được áp dụng cho PDSCH (kênh vật lý chia sẻ đường

xuống). Bằng ghép kênh không gian của SU-MIMO, hệ thống LTE cung cấp tốc

độ đường xuống 150Mbps với hai anten phát và 300Mbps với bốn anten phát.

Tồn tại hai chế độ khai thác trong ghép kênh không gian SU-MIMO: chế độ ghép

kênh không gian vòng kín và ghép kênh không gian vòng hở.

a) Mô hình truyền dẫn SU-MIMO đường xuống

Mô hình truyền dẫn SU-MIMO tổng quát cho trường hợp truyền dẫn vòng

kín được cho trên hình 2.7. Mô hình trên hình vẽ sử dụng cấp hạng L với P cửa

anten cho truyền dẫn SU-MIMO từ eNodeB đến UE (đường xuống) trên tài

nguyên thời gian tần số được cấp phát riêng cho UE. Để mô hình này hoạt động

số lượng anten phát tại eNodeB (P) và số lượng các anten tại UE (M) phải bằng

hoặc lớn số luồng (>L). Từ mô hình này ta thấy tại eNodeB, L luồng (hay còn gọi

là L lớp) được tiền mã hóa bởi bộ tiền mã hóa đựơc chọn lựa từ thông tin phản hồi

từ UE (RI: Rank Indication: chỉ thị cấp hạng, PMI: Precoder Matrix Indication:

chỉ ma trận tiền mã) và được phát đi từ P anten theo L búp sóng đến các anten của

Hình 2.3 Mô hình truyền dẫn SU-MIMO

b) Xử lý tín hiệu số trong SU-MIMO đường xuống.

Ghép kênh không gian vòng kín với L lớp và P anten phát (P>L) được

minh họa trên hình 2.8.

12

CW0

CW1

Mã Hoá Sắp xếp điều

chế

Sắp xếp lớp Tiền mã hoá

X (i)c

1X (i)

LX (i)

Mã Hoá Sắp xếp điều

chế

Mã Hoá Sắp xếp điều

chế

L lớp

Y (i)c

Y (i)1

Y (i)P

P cửa

anten

CW0

CW1

CW (Q-1)

Hình 2.4 Xử lý tín hiệu SU-MIMO vòng kín phía phát. c) Quá trình xử lý tín hiệu số phía thu.

Xử lý thu tuyến tính có thể được sử dụng kết hợp với quá trình khôi phục

tín hiệu ghép không gian. Tuy nhiên, hệ thống có thể đạt được hiệu năng giải

điều chế tốt hơn nếu áp dụng xử lý thu phi tuyến trong trường hợp ghép kênh

không gian.

Giải pháp máy thu tối ưu cho các tín hiệu ghép không gian là áp dụng tách

tín hiệu khả giống cực đại (ML: Maximum-Likelihood). Tuy nhiên trong nhiều

trường hợp, tách tín hiệu ML quá phức tạp. Vì thế đã có một số đề xuất để giảm

độ phức tạp cho hầu hết các sơ đồ ML Môt giải pháp khác, xử lý phi tuyến để

giải điều chế các tín hiệu ghép không gian được gọi là khử nhiễu lần lượt (SIC:

Successive Interferrence Cancellation). SIC dựa trên giả thiết là các tín hiệu đã

được mã hóa riêng biệt trước khi ghép không gian. Quá trình này thường được

gọi là truyền dẫn nhiều từ mã (Multi-Codeword).

MMSE Giải mã CW0

MMSE Giải mã CW1

MMSEGiải mã

CW Q-1

CW0

CW1

CW (Q-1)

Tín hiệu

thu

Loại bỏ CW0

Loại bỏ

CW0, CW1...

Hình 2.5 Máy thu MMSE-SIC

Trong trường hợp đa từ mã, các CRC cá lẻ được gắn vào các khối thông

tin nhỏ hơn (cho từng từ mã) và sau đó các khối nhỏ này được mã hóa kênh và

13

điều chế riêng rẽ. Cần lưu ý rằng trong trường hợp truyền dẫn đa từ mã, điều chế

và mã hóa khác nhau có thể được áp dụng cho từng luồng cá lẻ dẫn đến sơ đồ

PARC (per antenna control: điều khiển theo từng anten).

Sở dĩ như vậy vì có thể kiểm tra CRC trên từng từ mã trước khi loại bỏ nó

từ tổng tín hiệu. Bằng cách làm này, chỉ các từ mã thu đúng là được loại bỏ nhờ

vậy tránh được truyền lan nhiễu trong quá trình loại bỏ

Xử lý tín hiệu phát:

Mã Hoá Sắp xếp điều

chế

Sắp xếp lớp Tiền mã hoá

X (i)c

X -(i)

2X (i)

Mã Hoá Sắp xếp điều

chế

3

Y (i)c

Y (i)-

Y (i)3

4 cửa

anten

CW1

S/P

S/P

X (i)

Y (i)2

CW0

Xử lý tín hiệu thu:

Xc(i)Giải điều chế

lớp 0

Giải điều chế

lớp 1

Cấu trúc lại

lớp 0

Cấu trúc lại

lớp 1

Giải mã

CW0

Giải điều chế

lớp 2

Giải điều chế

lớp 3

Giải mã

CW1

te

xt

te

xt

X-(i)

X3(i)

X2(i)

Hình 2.6. Mô hình truyền dẫn SU-MIMO bốn cửa anten, 2 từ mã, bốn lớp với máy

thu SIC

2.7.2 MIMO đa người sử dụng a) MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) đường xuống.

MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) là phân đoạn không gian và truyền

dẫn đến nhiều người sử dụng đồng thời trên các phần tử tài nguyên giống nhau,

mặc dù từ các ô khác nhau, có thể được xem như là một dạng ghép kênh không

gian. Tuy nhiên 3GPP cũng đồng ý hỗ trợ sơ đẳng ghép kênh không gian cho các

UE khác nhau trong cùng một ô. Sơ đồ này giống như đa truy nhập phân chia theo

không gian (SDMA) nhưng trong 3GPP đựơc gọi là MU-MIMO (MIMO đa người

sử dụng). Khác với SU-MIMO, mục tiêu của MU-MIMO là hỗ trợ SDMA cho các

cấu hình anten tương thích, nghĩa là các cấu hình anten được đặt cách nhau nửa

bước sóng tại phía eNodeB dẫn đến các kênh có tương quan cao. Bằng cách lập

biểu đồng thời cho một số UE nằm tại các phương vật lý đủ cách biệt nhau và tập

trung truyền dẫn vào các búp hẹp đến từng UE để có thể duy trì nhiễu thấp giữa

các UE đựơc lập biểu đồng thời trong cùng một ô. Vì kênh có tương quan cao,

14

mỗi UE được phục vụ bởi tạo búp cấp hạng đơn. Rõ ràng rằng điều này hướng

đến các kịch bản có trải góc nhỏ tại eNodeB.

Trong MU-MIMO luồng cố định, eNodeB sẽ phát nhiều luồng còn bộ lập

biểu sẽ ấn định từng người sử dụng vào luồng thích hợp để đạt được hiệu năng tốt

nhất. Phương pháp này phù hợp cho trường hợp tốc độ di động cao và có thể làm

việc không cần các hoa tiêu dành riêng.. Ngoài ra hiệu năng của phương pháp này

có thể được cải thiện với sử dụng các phần tử anten gần nhau trong không gian

với các búp hẹp hơn. Trong trường hợp các luồng đặc thù người sử dụng, các

luồng được tạo ra cho từng người sử dụng tùy theo CQI của từng người sử dụng.

Mô hình MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng

cùng một tài nguyên thời gian-tần số eNodeB.

Hình 2.7. MU-MIMO với tạo búp dựa trên bảng mã cho nhiều UE sử dụng

cùng tài nguyên thời gian tần số

b) MIMO đa người sử dụng (MU-MIMO) đường lên

Trong R8, UE sử dụng một anten phát và nhiều anten thu. Vì thế SU-

MIMO không thể sử dụng trên đường lên nhưng có thể sử dụng MU-MIMO

đường lên. Hỗ trợ nhiều anten phát tại UE chỉ được áp dụng cho LTE-Advanced.

Khi kênh không gian giữa UE1 và eNodeB rất khác kênh không gian giữa UE2 và

eNodeB, cả hai UE đều có thể sử dụng cùng một tài nguyên thời gian tần số.

Kết luận chƣơng.

Nghiện cứu các công nghệ cơ bản của 4G/LTE: Các giao thức trên giao

diện vô tuyến, cấu trúc tài nguyên truyền dẫn, hay kỹ thuật đa anten gúp

chúng ta hiểu được nguyên lý cơ bản trong LTE, với công nghệ có tốc độ

đường truyền lớ

15

CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU MẠNG 4G CHO VNPT

HOÀ BÌNH.

3.1 Đặc điểm mạng thông tin di động của Hoà Bình.

3.1.1 Đặc điểm tỉnh Hoà Bình.

Hòa Bình là một tỉnh miền núi thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam, có vị trí ở

phía Nam Bắc Bộ, Thành phố Hòa Bình nằm cách trung tâm thủ đô Hà Nội

73 km. Trong quy hoạch xây dựng, tỉnh này thuộc vùng Hà Nội. Tỉnh Hòa Bình

nằm giáp ranh giữa 3 khu vực: Tây Bắc, Đông Bắc và Bắc Trung Bộ của Việt

Nam.

Hòa Bình gồm 1 thành phố và 10 huyện tổng cộng 214 phường, xã, thị

trấn: Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 4.662 km², có 945.000 dân.

Các đường giao thông quan trọng trên địa bàn tỉnh như: Quốc lộ 6 đi qua

các huyện Lương Sơn, Kỳ Sơn, thành phố Hòa Bình, huyện Tân Lạc, Mai Châu

nối liền Hòa Bình với thủ đô Hà Nội và các tỉnh Tây Bắc khác, điểm gần trung

tâm Hà Nội nhất trên quốc lộ 6 của Hòa Bình thuộc huyện Lương Sơn là gần

40 km ; Quốc lộ 15A đi từ huyện Mai Châu nối quốc lộ 6 với các huyện vùng cao

tỉnh Thanh Hóa; Quốc lộ 12B nối thẳng quốc lộ 6 (ở Mãn Đức- Tân Lạc) đi qua

các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ và tỉnh Ninh Bình là con đường ngắn nhất

từ Tây Bắc xuyên ra Biển Đông; Đường Hồ Chí Minh chạy song song với quốc lộ

21, gặp quốc lộ 12B xã Hưng Thi, Lạc Thủy và quốc lộ 12A tại địa bàn giáp ranh

giữa xã Yên Nghiệp của huyện Lạc Sơn và xã Lạc Thịnh của huyện Yên Thuỷ.

Hòa Bình là một tỉnh có khá nhiều những suối nước khoáng nóng, những thung

lũng như: Suối nước khoáng Kim Bôi, Thung lũng Mai Châu,.

Lương Sơn - Huyện cửa ngõ của tỉnh Hòa Bình, nới tiếp giáp giữa đồng

bằng châu thổ sông Hồng và miền núi Tây Bắc, với vị trí chỉ cách Hà Nội khoảng

40 km tiện lợi về giao thông, là nơi tập trung rất nhiều khu du lịch sinh thái, địa

điểm giải trí.

3.1.2 Hiện trạng mạng thông tin di động Hoà Bình.

Hoà Bình hiện có 04 nhà mạng đang cung cấp dịch vụ trên địa bàn: gồm

vinaphone, Mobiphone, Viettel, Vietnamobile. Với đầy dủ các loại dịch vụ điện

thoại cố định, ADSL, FTTH, truyền số liệu, dịch vụ di động 2G, 3G. Doanh thu

hàng năm từ các dịch vụ viễn thông và công nghệ thông tin đem lại trong năm

2012 đạt khoảng 600 tỷ đồng. trong đó tập trung chủ yếu là các dịch vụ di động

2G, và 3G. Tăng trưởng về doanh thu từ các dịch vụ viễn thông hàng năm đạt trên

20%. Dự báo đến năm 2016 doanh thu Viễn thông và công nghệ thông tin của

toàn tỉnh Hoà Bình đạt 1.000 tỷ. Trong đó tập trung chủ yếu vào dịch vụ di động

2G, 3G.

Hiện nay có các nhà mạng chính kinh doanh trên địa bàn tỉnh là VNPT

Hoà Bình, Mobiphone và chi nhánh Viettel Hoà Bình đã xây dựng và phát triển

được cơ sở hạ tầng về cáp quang, nhà trạm là lớn. Hiện đã đảm bảo 100% các xã

được phủ kín sóng di động. Mặc dù là tỉnh miền núi gặp nhiều khó khăn trong

việc phát triển mạng lưới và xây dựng nhà trạm, những trong những năm qua các

doanh nghiệp trên địa bàn đã cố gắng phát triển phục vụ các cơ quan Đảng và

chính quyền, khách hàng trên địa bàn tỉnh.

16

Bảng 3.1 Cơ sở hạ tầng và thuê bao trên địa bàn tỉnh

Doanh nghiệp Trạm BTS 2G Trạm BTS 3G Thuê bao 2G Thuê bao 3G

VNPT Hoà Bình 250 90 165000 9300

Mobiphone Hòa Bình 130 65 94000 3200

Viettel hoà Bình 365 285 237000 14000

Tổng 725 440 496000 26500

Do đặc thù miền núi nhiều nên theo đó dân cư phân bố tập trung các vùng

thị trấn thị tứ nên cũng thuận lợi cho việc phát triển các dịch vụ trọng điểm cho

nền kinh tế của tỉnh cũng như thuận lợi cho việc đầu tư của các doanh nghiệp viễn

thông.

3.2 Nhu cầu và hƣớng phát triển từ 2G/3G lên 4G tỉnh Hoà Bình.

Việc phân tích nhu cầu và thị trường, dự báo đến năm 2016 doanh thu từ

Viễn thông và công nghệ thông tin đạt trên 1.000 tỷ đồng. Khi mà việc phát triển

của xã hội cũng như nhu cầu của khách hàng cần đến dịch vụ 4G với tốc độ cao

đáp ứng.

Với điều kiện địa lý thuận lợi là một tỉnh giáp danh với thu đô Hà Nội nên

việc thông thương, đi lại thuận lợi. Hiện tỉnh đang được nhà nước đầu tư triển

khai đường cao tốc Láng Hoà Lạc kéo dài đến thành phố Hoà Bình. Đó cũng là

điều kiện thuân lợi cho sự phát triển kinh tế của tỉnh. Trong năm 2014-2015 tỉnh

phát triển với nhiều khu kinh tế trọng điểm như Khu công nghiệp Lương Sơn,

Hình thành nhiều Khu công nghiệp, nhà máy ven thành phố Hoà Bình. Tỉnh Hòa

Bình cũng đẩy mạnh phát triển các điểm du lịch. Ở Hoà Bình có các điểm du lịch

nổi tiếng như Bản Lác-Mai Châu, Suối Khoáng Kim Bôi, Đền Bờ trên lòng hồ

sông Đà, Các khu resoft ven thành phố ở khu vực Lương Sơn, Kỳ Sơn, Kim Bôi.

Các ngày cuối tuần hay mùa du lich có lượng lớn khách du lịch thăm quan đến

Hoà Bình.

Hoà Bình là một tỉnh miền núi hiện có 945.000 dân cư nhưng chủ yếu tập

trung tại các thị trấn và tập trung ở Thành Phố Hoà Bình. Vì vậy cũng thuận lợi

cho phát triển kinh tế đô thị. Đối với các nhà mạng việc dân cư tập trung sẽ thuận

lợi cho việc phát triển mạng lưới, tính toán đầu tư thiết kế tập trung để phục vụ

cho một số lượng lớn dân cư, với các dịch vụ trọng điểm.

3.3 Nghiên cứu triển khai mạng thông tin di đông 4G cho VNPT Hoà

Bình.

3.3.1 Triển khai mạng 4G. Thiết kế cung cấp ước tính nhanh đầu tiên cho việc lập cấu hình mạng vô

tuyến dự kiến. Quy hoạch tổng thể bao gồm quy hoạch chi tiết và tối ưu mạng

không dây. Nói chung quy hoạch là quá trình lặp bao gồm thiết kế, tổng hợp và

thực hiện. Mục đích của toàn bô hoạt động này là thiết kế một mạng không dây

đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng. Có thể thay đổi quá trình này để phù

hợp với các nhu cầu của mọi mạng không dây. Đây là một quá trình rất quan

trong khi triển khai mạng.

Ước tính phủ sóng được sử dụng để xác định vùng phủ sóng của từng BTS.

Ước tính phủ sóng tính toán diện tích mà tại đó máy thu của người sử dụng có thể

17

bắt được tín hiệu từ eNodeB. Nó cung cấp diện tích cực đại mà eNodeB có thể

phủ sóng. Nhưng không nhất thiết phải là một kết nối chấp nhận được giữa trạm

thu phát sóng và MS. Tuy nhiên máy thu MS có thể phát hiện được trạm thu

phát sóng trong vùng phủ sóng.

Quy hoạch phủ sóng bao gồm phân tích quỹ đường truyền vô tuyến và

vùng phủ. Quỹ đường truyền vô tuyến tính toán công suất thu được bởi máy thu

khi cho trước công suất phát. Quỹ đường truyền vô tuyến bao gồm tất cả các độ lợi

và tổn hao trên đường truyền từ máy phát đến máy thu. Dựa trên tính toán quỹ

đường truyền vô tuyến ta được tổn hao truyền sóng cực đại cho phép. Tổn hao

đường truyền được chuyển vào khoảng cách bằng cách sử dụng các mô hình

truyền sóng thích hợp. Khoảng cách này hay bán kính ô được sử dụng để tính

toán số site cần thiết để phủ toàn bộ diện tích nhận được từ ước tính vùng phủ

sóng.

Quy hoạch dung lượng xét đến khả năng của mạng cung cấp các dịch vụ

cho các người sử dụng với mức chất lượng dịch vụ yêu cầu. Sau khi đã tính toán

diện tích phủ sóng của site, sử dụng ước tính ước tính này để phân tích các vấn đề

liên quan đến dung lượng. Quá trình này bao gồm chọn site và cấu hình hệ thống

chẳng hạn kênh, các phần tử kênh và các đoạn ô. Các phần tử này khác nhau đối

với từng hệ thống. Cấu hình được chọn để đáp ứng được các yêu cầu lưu lượng.

Trong trường hợp này, số liệu về phân bố thuê bao và dự báo phát triển thuê

bao có tầm quan trọng rất lớn. Chúng ta định cỡ phải đưa ra được ước

tính về số lượng trạm cần để đảm bảo lưu lượng dự kiến trên vùng phủ này

Các bước thiết kế mạng truy nhập LTE

Bước 1: Phân tích số liệu và lưu lượng

Đây là bước đầu tiên trong quá trình định cỡ LTE. Bước này bao gồm thu

thập các đầu vào cần thiết và phân tích chúng để chuẩn bị sử dụng chúng trong quá

trình định cỡ LTE. Số liệu và yêu cầu của nhà khai thác được phân tích để xác

định cấu hình hệ thống tốt nhất. Một khả năng khác là chọn ra một nhóm các cấu

hình và tiến hành định cỡ cho từng cấu hình để chọn ra cấu hình phủ hợp tốt.

Chẳng hạn có thể chọn hai hoặc ba băng thông kênh để phân tích.

Bước 2: Phân tích lưu lượng

Phân tích yêu cầu lưu lượng để đạt được cấu hình mạng tốt nhất có thể với

chi phí thiết bị tối thiểu. Trong phần này ta sẽ xét ba kiểu lưu lượng: VoIP, truyền

luồng và lướt web. Khi tính toán tốc độ bit tịnh cho các kiểu lưu lượng này cần xét

đến các chi phí do các lớp cao hơn. Lưu lượng đỉnh được sử dụng thay cho các giá

trị trung bình. Tương tự cũng cần xem xét yêu cầu đối với các dịch vụ khác.

Bước ba: Quy hoạch vùng phủ

Phân tích vùng phủ về nguyên tắc vẫn là bước tối quan trọng trong thiết kế

mang LTE giống như đối với các hệ thống 3G. RLB (Radio Link Budget: quỹ

đường truyền vô tuyến) là trung tâm của quy hoạch vùng phủ. Nó cho phép kiểm

tra mô hình tổn hao đường truyền và tốc độ số liệu đỉnh yêu cầu đối với các mức

phủ sóng đích. Kết quả cho ta một dải các kích thước ô để tìm ra số lượng site bị

hạn chế bởi phủ sóng. Điều này đòi hỏi phải chọn được mô hình truyền sóng phù

hợp để tính toán tổn hao đường truyền. Khi biết được các ước tính kích thước ô và

diện tích cần phủ sóng, có thể tìm được ước tính tổng số site. Ước tính này

dựa trên các yêu cầu phủ sóng và cần được kiểm tra đối với các các yêu cầu

dung lượng.

18

Bước bốn: Quy hoạch dung lượng

Với ước tính sơ bộ về kích thước ô và số site, thực hiện kiểm tra phân tích

phủ sóng cho dung lượng yêu cầu. Kiểm tra xem liệu với mật độ site đã cho, hệ

thống có thể truyền được tải quy định hay cần bổ sung thêm các site mới. Trong

LTE, chỉ thị dung lượng chính là phân bố SINR trong ô. Phân bố này nhận được

bằng cách thực hiện mô phỏng mức hệ thống. Có thể chuyển đổi trực tiếp phân bố

này vào dung lượng (tốc độ số liệu). Dung lượng ô LTE chịu ảnh hương bởi một

số nhân tố, chẳng hạn thực hiện bộ lập biểu gói, các sơ đồ MCS được hỗ trợ, các

cấu hình anten và các mức nhiễu. Vì thế nhiều tập các kết quả mô phỏng cần thiết

cho phân tích toàn diện. Sau đó số lượng site dựa trên dung lượng được so

sánh với kết quả phủ sóng và số lớn hơn trong hai số sẽ được chọn làm số

lượng site cuối cùng như đã đề cập trong phần trước.

Bước 5: Định cỡ truyền tải

Định cỡ truyền tải xét đến định cỡ các giao diện giữa các phần tử mạng

khác nhau. Trong LTE, S1 (giữa eNodeB và S-GW/MME) và X2 (giữa các

eNodeB) là hai giao diện cần định cỡ.

3.3.2 Thiết kế mạng 4G cho VNPT Hoà Bình.

Với nhu cầu phát triển lên 4G của Tập đoàn Bưu chính viễn thông nói

chung và của Viễn thông Hòa Bình nói riêng cũng là để đáp ứng nhu cầu và theo

xu hướng công nghệ. Việc thiết kế các điểm đặt phát sóng eNodeB theo địa hình,

tập trung dân cư, điều kiện cơ sở hạ tầng đáp ứng. Căn cứ vào thực tế, thiết kế

triển khai 4G theo vùng địa lý tại các điểm trong tỉnh Hòa Bình được đưa ra các

vùng có kinh tế phát triển và tập trung đông dân cư, có nhu cầu cần sử dụng.

a) Thành Phố Hòa Bình.

Là trung tâm kinh tế, chính trị , dân cư của tỉnh, tập trung nhiều cơ quan,

doanh nghiệp, nhiều các công ty, nhu cầu sử dụng và số lượng khách hàng lớn

nhất. Bảng 3.2 là vị trí các eNodeB được thiết kế.

Bảng 3.2 Địa điểm thiết kế các eNodeB cho khu vƣc thành phố.

TT ĐỊA ĐIỂM HUYỆN/TP VĨ ĐỘ KINH ĐỘ

1 P. Đồng Tiến TP Hoà Bình 20.822900 105.345440

2 Đài VT Chăm Mát TP Hoà Bình 20.788030 105.349200

3 Chợ Phương Lâm TP Hoà Bình 20.820020 105.340000

4 UBND Phường Hữu Nghị TP Hoà Bình 20.836890 105.333690

5 Tổ 6 - Phường Chăm Mát TP Hoà Bình 20.787280 105.334700

6 BC Đồng Tiến-xã Sủ ngòi TP Hoà Bình 20.819730 105.349640

7 Đài TH Hoà Bình TP Hoà Bình 20.816580 105.341300

8 Trung tâm Viễn thông I TP Hoà Bình 20.817600 105.336490

9 Phường Hữu nghị) TP Hoà Bình 20.839890 105.338940

10 Tổ 8, Phường Tân thịnh, TP Hoà Bình 20.823300 105.331170

11 Đài VT Tân Thịnh TP Hoà Bình 20.830200 105.340100

12 Xã Thịnh Lang TP Hoà Bình 20.834440 105.346450

13 Khu Bắc Trần Hưng Đạo TP Hoà Bình 20.821350 105.354090

19

14 Trường dân tộc nội trú HB TP Hoà Bình 20.847583 105.333528

15 Xã Yên Mông, TP Hoà Bình 20.921250 105.343639

Các eNodeB được thiết kế vị trí đặt như sau:

Đồng tiến

Chăm Mát

Chợ PLâm

UB Hưu Nghị

T6 Chăm Mát

BCĐồng tiến

Truyền Hình

Trung tâm 1

Hưu Nghị 1

Tân Thịnh

Thịnh Lang

Trần Hưng Đạo

Yên Mông

Hình 3.1 Thiết kế các eNodeB cho khu vực thành phố

b) Huyện Lương Sơn.

Huyện Lương Sơn là cửa ngõ thủ đô với dân cư trên 120.000 người, là

huyện tiếp giáp với Hà Nội, có nhiều tiềm năng phát triển nhất trong tỉnh. Bảng

3.3 là vị trí các eNodeB được thiết kế.

Bảng 3.3 Địa điểm thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Lƣơng Sơn

TT ĐỊA ĐIỂM HUYỆN/TP VĨ ĐỘ KINH ĐỘ

1 Tiểu Khu 3- TT Lương Sơn Lương Sơn 20.865750 105.503528

2 Bưu điện Huyện Lương Sơn 20.871860 105.530110

3 Thị Trấn Lương Sơn Lương Sơn 20.875930 105.538700

4 Vi Ba Dốc Chum Lương Sơn 20.881220 105.508780

5 UBND xã Nhuận trạch, Lương Sơn 20.863810 105.556880

6 Lâm Sơn Lương Sơn 20.896100 105.487150

7 Đài VT Thành Lập Lương Sơn 20.787528 105.640806

20

Các eNodeB được thiết kế vị trí đặt như sau:

Đài truyền hình

BĐ Lương Sơn

Lâm Sơn

Dốc Chum

Thành Lập

Nhuận Trạch

Khu3 Thị trân

Lương Sơn

Hình 3.2 thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Lƣơng Sơn

c) Huyện Mai Châu.

Mặc dù là Huyện miền núi, nhưng Mai Châu là điểm du lịch nổi tiếng, có

nhiều lượt khách du lịch trong và ngoài nước đến thăm. Nên đây cũng là huyện

khi triển khai 4G cũng đem lại hiệu quả. Bảng 3.4 là vị trí các eNodeB được thiết

kế.

Bảng 3.4 Địa điểm thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Mai Châu.

TT ĐỊA ĐIỂM HUYỆN/TP VĨ ĐỘ KINH ĐỘ

1 xã Chiềng Châu Mai châu 20.650000 105.076600

2 Xã Đồng Bảng Mai Châu 20.718500 105.057920

3 Đài VT Mai Châu Mai Châu 20.662190 105.082860

4 Xã Mai Hịch, Mai Châu 20.609170 105.019700

5 Bản Lác-Mai Châu Mai Châu 20.670480 104.948290

6 Xã Tòng Đậu, Mai Châu 20.700750 105.077167

7 Xóm Lọng xã Vạn Mai Mai Châu 20.589870 105.027040

Các eNodeB được thiết kế vị trí đặt như sau:

21

Đông Bảng

Chiềng Châu

Bản Lác

Tổng đài

Bản Lác

Mai Hịch

Ngã 3

Hình 3.3 thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Mai Châu

d) Huyện Kim Bôi.

Đây là huyện có điểm có lượng khách du lịch tham quan lớn, nhất là vào

mùa hè.Việc thiết kế vị trí đặt các eNode cũng tập trung ở quanh khu vực thị trấn

và khu du lịch Suối Khoáng. Bảng 3.5 là vị trí các eNodeB được thiết kế.

Bảng 3.5 Địa điểm thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Kim Bôi.

TT ĐỊA ĐIỂM HUYỆN/TP VĨ ĐỘ KINH ĐỘ

1 Trạm VT Bãi Chạo Kim Bôi 20.740470 105.446380

2 Ngã ba Kim Bôi Kim Bôi 20.720970 105.472620

3 Đài TH Kim Bôi Kim Bôi 20.672820 105.534920

4 Điểm VHX Nam THượng Kim Bôi 20.608230 105.595270

5 Suối Khoáng Kim Bôi 20.695460 105.507410

6 Truyền Hình Kim Bôi Kim Bôi 20.763240 105.635840

Các eNodeB được thiết kế vị trí đặt như sau:

22

Bãi Chạo

Ngã ba

Truyền Hình Thị trấn Kim Bôi

Nam Thượng

Suối Khoáng

Thị trấn

Kim Bôi

Hình 3.4 Thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Kim Bôi

Việc thiết kế mạng 4G cho toàn tỉnh được cho ở bảng 3.6. Đối với tỉnh Hòa

Bình là tỉnh miền núi bị ảnh hưởng nhiều do bị che chắn.

Bảng 3.6 Thiết kế các eNodeB cho khu vƣc Tỉnh Hòa Bình.

TT ĐỊA ĐIỂM HUYỆN/TP VĨ ĐỘ KINH ĐỘ

1 P. Đồng Tiến TP Hoà Bình 20.822900 105.345440

2 Đài VT Chăm Mát TP Hoà Bình 20.788030 105.349200

3 Chợ Phương Lâm TP Hoà Bình 20.820020 105.340000

4 UBND Phường Hữu Nghị TP Hoà Bình 20.836890 105.333690

5 Tổ 6 - Phường Chăm Mát TP Hoà Bình 20.787280 105.334700

6 BC Đồng Tiến-xã Sủ ngòi TP Hoà Bình 20.819730 105.349640

7 Đài TH Hoà Bình TP Hoà Bình 20.816580 105.341300

8 Trung tâm Viễn thông I TP Hoà Bình 20.817600 105.336490

9 Phường Hữu nghị TP Hoà Bình 20.839890 105.338940

10 Tổ 8, Phường Tân thịnh, TP Hoà Bình 20.823300 105.331170

11 Đài VT Tân Thịnh TP Hoà Bình 20.830200 105.340100

12 Xã Thịnh Lang TP Hoà Bình 20.834440 105.346450

13 Khu Bắc Trần Hưng Đạo TP Hoà Bình 20.821350 105.354090

14 Trường dân tộc nội trú HB TP Hoà Bình 20.847583 105.333528

15 Xã Yên Mông, TP Hoà Bình 20.921250 105.343639

16 Xã Thung Nai, Cao Phong 20.727900 105.237230

17 Xã Bình Thanh, Cao Phong 20.757050 105.271380

23

18 Đài VT Cao Phong Cao Phong 20.704870 105.320880

19 Thị trấn Cao Phong Cao Phong 20.719570 105.322440

20 Ngã 3 dốc cun, Cao Phong 20.748120 105.332810

21 Thị trấn Cao Phong Cao Phong 20.738110 105.325430

22 Phố Bằng xã Tây Phong Cao Phong 20.677530 105.313790

23 Thị trấn huyện Đà Bắc 20.877090 105.254030

24 Vi Ba Dốc Cha Đà Bắc 20.872470 105.263780

25 Tiểu khu bờ, TT Đà Bắc Đà Bắc 20.876570 105.261780

26 Bưu điện Huyện Đà Bắc Đà Bắc 20.769100 105.161700

27 Trạm VT Bãi Chạo Kim Bôi 20.740470 105.446380

28 Ngã - ba ve Kim Bôi Kim Bôi 20.720970 105.472620

29 Đài TH Kim Bôi Kim Bôi 20.672820 105.534920

30 Điểm VHX Nam THượng Kim Bôi 20.608230 105.595270

31 Suối Khoáng Kim Bôi 20.695460 105.507410

32 Truyền Hình Kim Bôi Kim Bôi 20.763240 105.635840

33 Xã Hợp Thịnh Kỳ Sơn 20.988850 105.344770

34 xóm đồng sông xã Dân Hạ Kỳ Sơn 20.908770 105.357320

35 Xã Dân Hòa Kỳ Sơn 20.915910 105.451140

36 Trạm VT Bãi Nai Kỳ Sơn 20.903120 105.394070

37 Đài VT Kỳ Sơn Kỳ Sơn 20.885060 105.349750

38 xã Mông Hóa Kỳ Sơn Kỳ Sơn 20.916140 105.394740

39 UBND phú minh Kỳ Sơn Kỳ Sơn 20.991130 105.369110

40 Xã Ân Nghĩa Lạc Sơn 20.426240 105.508370

41 Xã Nhân Nghĩa Lạc Sơn 20.516580 105.420170

42 Xã Xuất Hóa Lạc Sơn 20.493490 105.404930

43 Trạm VT Vó Lạc Sơn 20.523740 105.448950

44 Đài VT Lạc Sơn Lạc Sơn 20.464650 105.441430

45 Xã Xuất Hóa Lạc sơn 20.469390 105.429660

46 ĐBĐVH Xã Thượng Cốc Lạc Sơn 20.503583 105.383500

47 Xã Vũ lâm, Lạc Sơn 20.438250 105.480944

48 BDVHX Xuất hóa, Lạc Sơn 20.486167 105.418222

49 Trạm VT Ba Đồi Lạc Thuỷ 20.599920 105.687990

50 Thị trấn Chi Nê Lạc Thuỷ 20.486600 105.791000

51 Trạm VT Đầm Đa, Lạc Thuỷ 20.533806 105.755750

52 xã Đồng Tâm Lạc Thủy Lạc Thuỷ 20.474550 105.815850

53 Vi Ba Đồi Hoa Lạc Thuỷ 20.499280 105.782080

54 Trạm VT Phú Thành Lạc Thuỷ 20.568306 105.715972

55 Tiểu Khu 3- TT Lương Sơn Lương Sơn 20.865750 105.503528

56 Bưu điện Huyện Lương Sơn 20.871860 105.530110

57 Thị Trấn Lương Sơn Lương Sơn 20.875930 105.538700

58 Vi Ba Dốc Chum Lương Sơn 20.881220 105.508780

59 UBND xã Nhuận trạch, Lương Sơn 20.863810 105.556880

60 Lâm Sơn Lương Sơn 20.896100 105.487150

61 Đài VT Thành Lập Lương Sơn 20.787528 105.640806

62 xã Chiềng Châu Mai châu 20.650000 105.076600

24

63 Xã Đồng Bảng Mai Châu 20.718500 105.057920

64 Đài VT Mai Châu Mai Châu 20.662190 105.082860

66 Xã Mai Hịch, Mai Châu 20.609170 105.019700

67 Bản Lác-Mai Châu Mai Châu 20.670480 104.948290

68 Xã Tòng Đậu, Mai Châu 20.700750 105.077167

69 Xóm Lọng xã Vạn Mai Mai Châu 20.589870 105.027040

70 Xã Phong phú Tân Lạc 20.634750 105.195640

71 Xã Đông Lai Tân Lạc 20.544190 105.323830

72 Xóm Đinh xã Mãn Dức Tân Lạc 20.599960 105.287420

73 Xã Mỹ Hoà, Tân Lạc 20.650222 105.231056

74 Xã Ngọc Mỹ Tân Lạc 20.528900 105.344230

75 Trạm VT Phong Phú Tân Lạc 20.625790 105.225020

76 Đài VT Tân Lạc Tân Lạc 20.613890 105.279610

77 Xã Tử Nê, Tân Lạc 20.576340 105.295930

78 Xóm Bin - Xã Tử Nê Tân Lạc 20.582360 105.283400

79 Xóm Đồi - xã Đa Phúc Yên Thuỷ 20.438140 105.576740

80 Phố Dương xã Ngọc Lương Yên Thuỷ 20.338880 105.703700

81 UBND Xã Lạc Sỹ Yên Thuỷ 20.510030 105.580800

82 Xã Lạc Thịnh Yên Thuỷ 20.406330 105.569240

83 Tổng đài Yên Thủy Yên Thuỷ 20.407940 105.623500

84 Đài VT Yên Thuỷ Yên Thuỷ 20.394960 105.621890

85 Xã Yên trị, Yên Thuỷ 20.359280 105.664150

3.3 Kết luận chƣơng.

Việc thiết kế mạng 4G cho Viễn thông Hòa Bình cũng có đặc thù theo địa

lý vùng miền. Do dân cứ phân bố không đều chỉ chủ yếu tập trung ở khu vực thị

trấn, thị tứ, nên việc thiết kế cũng cần tập trung vùng phủ sóng theo khu vực. Nếu

việc thiết kế dàn trải sẽ gây lãng phí và không hiệu quả.

Đối với tỉnh Hòa Bình là tỉnh miền núi bị ảnh hưởng nhiều do bị che chắn.

Để phù hợp với địa hình miền núi đối với vùng, khu công nghiệp ven thành phố,

các thị tứ không đông dân có thể sử dụng thêm các node chuyển tiếp sẽ tiếp kiệm

được chi phí và nâng cao hiệu quả vùng phủ sóng.

25

KẾT LUẬN

Với mục tiêu nghiên cứu về công nghệ 4G/LTE và áp dụng triển khai 4G

cho Viễn thông Hòa Bình. luận văn đã hoàn thành được các nội dung sau:

Nghiên cứu đặc điểm hệ thống thông tin di động 4G/LTE, xu hướng

nghiên cứu, phát triển.

Nghiên cứu công nghệ, kỹ thuật sử dụng trong 4G/LTE, Mô hình

mạng thông tin di động 4G , Các giao thức trên giao diện vô tuyến

LTE, Kỹ thuật đa anten trong LTE, Quản lý di động trong LTE.

Triển khai áp dụng cụ thể việc thiết kế cho Viễn thông Hòa Bình.

Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn là sẽ tối ưu mạng cho phù hợp với

tình hình thực tế của tỉnh, cũng như định hướng phát triển của tập đoàn và khả

năng thực tế của Viễn thông Hòa Bình. Có thể áp dụng cho mô hình các tỉnh khác.