Giáo Trình Lộ Trình Phát Triển Thông Tin Di Động 3G Lên 4G Tập 1

8/17/2019 Giáo Trình Lộ Trình Phát Triển Thông Tin Di Động 3G Lên 4G Tập 1

1/213


2/213

HỌC VIỆ N CÔNG NGHỆ BƯ U CHÍNH VIỄ N THÔNG

TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG

GIÁO TRÌNH

L TRÌNH PHÁT TRI N

THÔNG TIN DI Đ NG

G

LÊN 4G

(Tập 1)

NHÀ XUẤT BẢN THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG


3/213

GD 01 HM 10


4/213

L Ờ I NÓI ĐẦU

Thông tin di động là ngành công nghiệ p viễn thông phát triển nhanhnhất vớ i con số thuê bao đã đạt đến 3,8 tỷ tính đến cuối năm 2008. Khở inguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền phục vụ một số ít ngườ i di chuyển, đếnnay vớ i sự ứng dụng ngày càng r ộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấ p nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi

tốc độ số liệu cao k ể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Vớ i cácdịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng tr ở nên phổ biến thì nhu cầu về 3Gcũng như phát triển nó lên 4G đang càng tr ở nên cấ p thiết. Để phục vụ nhu cầu học tậ p của sinh viên, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễnthông phối hợ p vớ i Nhà xuất bản Thông tin và Truyền thông xuất bản“Giáo trình Lộ trình phát tri ể n thông tin di động 3G lên 4G” doTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng biên soạn.

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation). Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh,hình ảnh...). 3G cung cấ p cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyểnmạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cậ p vô tuyến hoàn toànkhác so vớ i hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này so vớ icông nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh,hình ảnh chất lượ ng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang dichuyển ở các tốc độ khác nhau. Vớ i công nghệ 3G, các nhà cung cấ p cóthể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phươ ng tiện, như âm nhạcchất lượ ng cao; hình ảnh video chất lượ ng và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail; video streaming; High-ends games;...

Do khuôn khổ có hạn, giáo trình sẽ chỉ tậ p trung trình bày hai côngnghệ: đó là HSPA (sự phát triển tăng cườ ng của WCDMA) và 3GPPLTE. Có thể coi công nghệ HSPA và sự phát triển tiế p theo của nó là hậu3G còn công nghệ LTE là tiền 4G. Đây là các công nghệ dự kiến sẽ r ất

phát triển trong những thậ p niên tớ i. Giáo trình đượ c xây dựng trên cơ sở sinh viên đã học môn " Đa truy nhậ p vô tuyế n và lý thuyế t tr ải phổ " .


5/213

Vì đây là giáo trình cho môn chuyên đề đòi hỏi sinh viên phải tự đọcnên giáo trình đượ c biên soạn chi tiết vớ i k ết cấu hợ p lý để sinh viên cóthể tự học. Mỗi chươ ng đều có phần giớ i thiệu chung, có phần tổng k ếtvà các câu hỏi.

Giáo trình bao gồm 16 chươ ng. Chươ ng đầu giớ i thiệu tổng quan về các hệ thống phát triển của 3G và lộ trình phát triển lên 4G. Chươ ng 2 đề cậ p đến các vấn đề liên quan đến truyền dẫn vô tuyến băng r ộng. Chươ ng3 nghiên cứu các công nghệ đa truy nhậ p OFDMA và SC-FDMA ứngdụng cho LTE. Chươ ng 4 trình bày một trong các k ỹ thuật quan tr ọng

của 3G phát triển và 4G là đa anten. Chươ ng 5 trình bày một số k ỹ thuậtthen chốt của 3G phát triển và 4G là: thích ứng đườ ng truyền, lậ p biểu

phụ thuộc kênh và HARQ (phát lại lai ghép). Chươ ng 6 và chươ ng 7trình bày nguyên lý của HSDPA và HSUPA. Chươ ng 8 đề cậ p đến cácvấn đề quản lý tài nguyên vô tuyến của HSPA. Chươ ng 9 trình bày dịchvụ VoIP trong HSPA. Chươ ng 10 trình bày một số dịch vụ tiên tiến củaHSPA là MBMS - dịch vụ quảng bá, đa phươ ng đa phươ ng tiện vàCPC - k ết nối gói liên tục. Chươ ng 11 trình bày các mục tiêu LTE.Chươ ng 12 trình bày các vấn đề chung của truy nhậ p vô tuyến LTE vàkiến trúc giao diện vô tuyến LTE. Chươ ng 13 và 14 trình bày lớ p vật lývà các thủ tục truy nhậ p LTE. Chươ ng 15 trình bày phát triển kiến trúc hệ thống LTE/SAE. Chươ ng 16, trình bày mô phỏng đánh giá hiệu năngHSPA, LTE và tính toán quỹ đườ ng truyền.

Ngoài ra phần Phụ l ục của giáo trình, trình bày các yêu cầu đối vớ i phần vô tuyến của máy đầu cuối HSPA và có thêm phần Thuật ng ữ viế tt ắ t, Tài liệu tham khảo để bạn đọc tiện tra cứu.

Giáo trình có thể là tài liệu tham khảo cho sinh viên các tr ườ ng đạihọc, các chuyên gia, các cán bộ quản lý và k ỹ thuật trong l ĩ nh vực thôngtin di động. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song quá trình biên soạn sẽ khó

tránh khỏi thiếu sót, Học viện r ất mong nhận đượ c ý kiến góp ý của các bạn đồng nghiệ p và bạn đọc gần xa.

Xin trân tr ọng cảm ơ n!

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


6/213

i

MỤC L ỤC

Lờ i nói đầu ..............................................................................................5

Chươ ng 1. Tổng quan k ế hoạch nghiên cứ u phát triển 3G, LTEtrong 3GPP và lộ trình tiến lên 4G ...................................13

1.1. Mở đầu ....................................................................................141.2. Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPP .........14

1.3. K ế hoạch nghiên cứu phát triển LTE ......................................24

1.4. IMT-ADVANCED và lộ trình tiến lên 4G..............................27

1.5. Tổng quan truy nhậ p gói tốc độ cao (HSPA) ..........................30

1.6. Tổng quan LTE .......................................................................33

1.7. Kiến trúc mô hình LTE ...........................................................42

1.8. Tổng k ết...................................................................................45

1.9. Câu hỏi ....................................................................................46

Chươ ng 2. Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong thông tin không dâybăng rộng.............................................................................47

2.1. Các hạn chế cơ bản đối vớ i truyền dẫn tốc độ số liệu cao ......48

2.2. Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong băng thônghạn chế và điều chế bậc cao....................................................54

2.3. Ảnh hưở ng của môi tr ườ ng truyền sónglên truyền dẫn không dây băng r ộng.......................................59

2.4. Cân bằng chống phađinh chọn lọc tần số ................................65

2.5. Truyền dẫn đa sóng mang cho không dây băng r ộng..............72

2.6. Tổng k ết...................................................................................77

2.7. Câu hỏi ....................................................................................78


7/213


8/213

iii

5.3. Lậ p biểu phụ thuộc kênh.......................................................161

5.4. Các sơ đồ phát lại tiên tiến ....................................................176

5.5. Yêu cầu phát lại tự động lai ghép vớ i k ết hợ p mềm..............177

5.6. Tổng k ết.................................................................................182

5.7. Câu hỏi ..................................................................................183

Phụ l ục

Thuật ng ữ vi ế t t ắt

Tài li ệu tham khảo


9/213

THU ẬT NGỮ VIẾT T ẮT

2G Second Generation Thế hệ thứ hai

3G Third Generation Thế hệ thứ ba

3GPP 3rd

Generation Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

3GPP2 3rd

Generation Partnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba - 2

AAS Adaptive Antenna System Hệ thống anten thích ứng

ACLR Adjacent Channel Leakage Ratio Tỷ số rò kênh lân cận

ACK Acknowledgement Công nhận

AGW Access Gateway Cổng truy nhập

AM Acknowledged Mode Chế độ công nhận

AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng

AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng

ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động

AWGN Additive Gaussian Noise Tạp âm Gauss tr ắng cộng

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá

BES Best Effort Service Dịch vụ nỗ lực nhất

BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit

BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối

BM-SC Broadcast/Multicast Service Center Trung tâm dịch vụ quảng bá/đaphương

BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai tr ạng thái


10/213

BS Base Station Tr ạm gốc

BTS Base Tranceiver Station Tr ạm thu phát gốc

CAZAC Constant Amplitude Zero Auto-

Correlation

Tự tương quan bằng không biênđộ không đổi

CC Convolutional Code Mã xoắn

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CN Core Network Mạng lõi

CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình

CPC Continuous Packet Connectivity Kết nối gói liên tục

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư

CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh

CTC Convolutional Turbo Code Mã hóa Turbo xoắn

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng

DCH Dedicated Channel Kênh riêng

DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier r ời r ạc

DFTS-

OFDM

DFT-Sread OFDM OFDM tr ải phổ

DL Downlink Đường xuống

DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng

DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục

DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống

DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục


11/213

DUSP Switching point from downlink to uplink Điểm chuyển mạch từ đườngxuống sang đường lên

E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đốităng cường

E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường

E-DPCCH Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường

E-DPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường

eNodeB E-UTRAN Node B Nút B của E-UTRAN

EPC Evolved Packet Core Lõi gói phát triển

E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đốităng cường

E-UTRA Evolved UTRA Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTSphát triển

ErtPS Extended Real Time Packet Service Dịch vụ gói thời gian thực mở r ộng

E-TFC E-DCH Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tảiE-DCH

E-TFCI E-DCH Transport Format Combination

Index

Chỉ số kết hợp khuôn dạng truyềntải E-DCH

E-

UTRAN/E-

RAN

Evolved UTRA/Evolved-RAN Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất

UMTS phát triển

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống

FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch tr ạm gốc nhanh

FCC Federal Communication Commision Ủy ban thông tin liên bang

FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo

thời gian

FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo

tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

tần số

F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn)

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉ nh lỗi tr ước


12/213

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh

GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSMEDGE

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS cổng

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GPS Global Positionning System Hệ thống định vị toàn cầu

G-RAKE Generalized-RAKE RAKE tổng quát

GSM Global System For MobileCommunications

Hệ thống thông tin di độngtoàn cầu

HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động lai ghép

HCR High Chip Rate Tốc độ chip cao

HHO Hard Handover Chuyển giao cứng

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuốngtốc độ cao

HS-DPCCH High-Speed Dedicated Physical Control

Channel

Kênh điều khiển vật lý riêng

tốc độ caoHS-DSCH High-Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HS-PDSCH High-Speed Physical Dedicated Shared

Channel

Kênh chia sẻ riêng vật lýtốc độ cao

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà

HS-SCCH High-Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao

HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lêntốc độ cao

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier r ời r ạc ngược

IFDMA Interleaved FDMA FDMA đan xen

IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP


13/213

IMT-2000 International Mobile

Telecommunications 2000

Thông tin di động quốc tế 2000

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPv4 IP version 4 Phiên bản IP 4

IPv6 IP version 6 Phiên bản IP 6

IR Incremental Redundancy Phần dư tăng

IRC Interferrence Rejection Combining Kết hợp loại nhiễu

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp

ITU International Telecommunications Union Liên minh Viễn thông quốc tế

ITU-R International Telecommunications

Union- Radio Sector

Liên minh Viễn thông quốc tế bộ phận vô tuyến

Iu Giao diện được sử dụng để thôngtin giữa RNC và mạng lõi

Iub Giao diện được sử dụng để thôngtin giữa nút B và RNC

Iur Giao diện được sử dụng để thôngtin giữa các RNC

LCR Low Chip Rate Tốc độ chip thấp

LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi tr ường

MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service Dịch vụ quảng bá đa phương đa

phương tiện

MBS Multicast Broadcast Service Dịch vụ đa phương quảng bá

MBSFN Multicast Broadcast Single Frequency

Network

Mạng đa phương quảng bá đơntần số

MCCH MBMS Control Channel Kênh điều khiển MBMS

MCE MBMS Coordination Entity Thực thể điều phối MBMS

MCH Multicast Control Channel Kênh điều khiển đa phương

MC-CDMA Multi Carrier- Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

đa sóng mang

MC-WCDMA Multi Carrier- Wide band Code Division

Multiple Access


băng r ộng đa sóng mang


14/213

MDHO Macro Diversity Handover Chuyển giao phân tập v ĩ mô

MICH MBMS Indicator Channel Kênh chỉ thị MBMS

MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

ML Maximum Likelihood Khả giống cực đại

MLD Maximum Likelihood Detection Tách sóng khả giống cực đại

MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MMSE Minimum Mean Square Error Sai số bình phương trung bìnhcực tiểu

MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỷ lệ cực đại

MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịchvụ di động

MSCH MBMS Scheduling Channel Kênh lập biểu MBMS

MTCH MBMS Traffic Channel Kênh lưu lượng MBMS

NACK Non-Acknowledgement Không công nhận

NodeB Nút B

nrTPS Non-Real-Time Polling Service Dịch vụ thăm dò phi thời gian thực

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số tr ực giao

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo tần

số tr ực giao

OOK On-Off Keying Khóa tắt bật

OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số tr ải phổ khả biến tr ực giao

PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉ nh trên côngsuất trung bình

PAR Peak to Average Ratio Tỷ số đỉ nh trên trung bình (giốngnhư PAPR)

PARC Per-Antenna Rate Control Điểu khiển tốc độ cho một anten

PCI Precoding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã hóa

PDCCH Physical Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng vật lý


15/213

PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói

PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý

PDU Packet Data Unit Khối số liệu gói

PF Proportional Fair Công bằng tỷ lệ (một kiểu lập biểu

PHY Physical Layer Lớp vật lý

PRB Physical Resource Block Khối tài nguyên vật lý

PS Packet Switch Chuyển mạch gói

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạchcông cộng

QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadtrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc

RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến

RB Resource Block Khối tài nguyên

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNTI Radio Network Temporary Identity Nhận dạng tạm thời mạng vôtuyến

ROHC Robust Header Compression Nén tiêu đề bền chắc

RR Round Robin Quay vòng

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến

RS Reference Symbol Ký hiệu tham khảo


16/213

RSN Retransmission Sequence Number Số trình tự phát lại

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

rtPS Real Time Polling Service Dịch vụ thăm dò thời gian thực

RU Resource Unit Đơn vị tài nguyên

RV Redundancy Version Phiên bản dư

SA System Aspects Các khía cạnh hệ thống

SAE System Architecture Evolution Phát triển kiến trúc mạng

SC-FDMA Single Carrier – Frequency Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theotần số đơn sóng mang

SCH Synchronization channel Kênh đồng bộ

SDMA Spatial Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theokhông gian

SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ

SF Spreading Factor Hệ số tr ải phổ

SFBC Space Frequency Block Code Mã khối không gian tần số

SFN Single Frequency Network Mạng tần số đơn

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS phục vụ

SIC Successive Interference Combining Kết hợp loại bỏ nhiễu lần lượt

SIM Subscriber Identity Module Môđun nhận dạng thuê bao

SINR Signal to Interferdence plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộngtạp âm

SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SOHO Soft Handover Chuyển giao mềm

SRNS Serving Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến phục vụ

STBC Space Time Block Code Mã khối không gian thời gian

STC Space Time Code Mã không gian thời gian


17/213

STTD Space Time Transmit Diversity Phân tập phát không gian thờigian

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

TD-CDMA Time Division -Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã –phân chia theo thời gian

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo

thời gian

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo

thời gian

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gianTD-SCDMA Time Division-Synchronous Code

Division Multiple Access


đồng bộ - phân chia theo thời gian

TF Transport Format Khuôn dạng truyền tải

TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải

TFCI Transport Format Combination Indicator Chỉ thị kết hợp khuôn dạngtruyền tải

TM Transparent Mode Chế độ trong suốt (cấu hình RLC)

TR Technical Report Báo cáo kỹ thuật

TrCH Transport Channel Kênh truyền tải

TS Technical Specication Đặc tả kỹ thuật

TSG Technical Specication Group Nhóm đặc tả kỹ thuật

TSN Transmission Sequence Number Số trình tự phát

TSTD Time Switched Transmit Diversity Phân tập phát chuyển mạch theothời gian

TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian phát

UDSP Switching point from uplink to downlink Điểm chuyển mạch từ đường lên

sang đường xuốngUE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UL Uplink Đường lên

UM Unacknowledged Mode Chế độ không công nhận (cấuhình RLC)


18/213

UMTS Universal Mobile Telecommunications

System

Hệ thống thông tin di độngtoàn cầu

USIM UMTS Subcriber Identity Module Môđun nhận dạng thuê baoUMTS

UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Network

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đấtUMTS

Uu Giao diện được sử dụng để giaotiếp giữa nút B và UE

WCDMA Wideband Code Division Multiple

Access


băng r ộngWG Working Group Nhóm công tác

WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội vùng không dây

AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích ứng

AMR-WB Adaptive Multirate- Wide Band Đa tốc độ thích ứng băng r ộng

VoIP Voice over IP Thoại qua IP

X2 Giao diện giữa các eNodeB

ZC Zadoff- Chu

ZF Zero Forcing Cưỡng bức về không


19/213

Chươ ng 1

TỔNG QUAN PHÁT TRIỂN 3G, LTETRONG 3GPP VÀ L Ộ TRÌNH TIẾN LÊN 4G

Các hệ thống thông tin di động 3G (gọi tắt là 3G) đã đượ c triểnkhai tại nhiều nướ c trên thế giớ i. 3G+ đang đượ c triển khai và 4G đượ cnghiên cứu để đượ c một chuẩn chung. Lộ trình phát triển từ 3G lên 4Gcủa 3GPP là một lộ trình dài hạn và có vị thế áp đảo trong xu thế cạnhtranh của các công nghệ thông tin di động băng r ộng.

Các chủ đề đượ c trình bày trong chươ ng này bao gồm:

Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA trong 3GPPK ế hoạch nghiên cứu phát triển LTE

IMT-ADVANCED là lộ trình tiến lên 4G

Tổng quan truy nhậ p gói tốc độ cao HSPA

Tổng quan LTE

Kiến trúc mô hình LTE

M ục đ ích chươ ng nhằm cung cấ p cho sinh viên thông tin về cáchoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) 3G và lộ trình lên 4G đang

đượ c tiến hành trong 3GPP và biết đượ c một số công nghệ triển vọngcho 4G khác như WiMAX. Về WiMAX sinh viên có thể đọc thêm tàiliệu tham khảo ‘WiMAX’ của Học viện CNBCVT.

Để hi ể u đượ c chươ ng này sinh viên cần đọc k ỹ tư liệu đượ c trình bày trong chươ ng, tham khảo thêm các tài liệu [1], [9], [10], [11],[12], [14], [15], [16] và tr ả lờ i các câu hỏi cuối chươ ng.


20/213

14 Giáo trình Lộ trình phát triể n thông tin di động 3G lên 4G

1.1. MỞ ĐẦU

Chươ ng này sẽ trình bày các hoạt động nghiên cứu và phát triển(R&D) 3G và lộ trình lên 4G đang đượ c tiến hành trong 3GPP là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển và hài hòa các cáctiêu chuẩn đượ c phát hành của UMTS UTRA (WCDMA và TD-SDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G phát triển vàtiến dần đến 4G là việc đưa ra công nghệ HSPA (High Speed PacketAccess: đa truy nhậ p gói tốc độ cao) và LTE (Long term Evolution:

phát triển dài hạn) cho phần vô tuyến và SAE (System ArchitectureEvolution: phát triển kiến trúc hệ thống) cho phần mạng.

Hiện nay UMTS đã và đang triển khai trên thế giớ i. 3GPP đã tiếnhành nghiên cứu để cải thiện hiệu năng của UMTS bằng việc đưa racác phát hành R5, R6 và R7 vớ i các tính năng như HSDPA, HSUPAvà MBMS. Mục tiêu của LTE là nghiên cứu phát triển hiệu năng hệ thống sau R6 RAN để có thể triển khai vào năm 2010. Các nghiên cứucủa LTE nhằm giảm giá thành, tăng cườ ng hỗ tr ợ cho các dịch vụ lợ inhuận cao và cải thiện khai thác bảo dưỡ ng cũng như cung cấ p dịch

vụ. Để đạt đượ c các mục tiêu này cần đưa ra một công nghệ vô tuyếntiềm năng mớ i cho phép nâng cao hiệu suất phổ tần, thông lượ ngngườ i sử dụng và giảm thờ i gian tr ễ. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu để giảm độ phức tạ p của hệ thống (nhất là đối vớ i các giao diện) vàquản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả để dễ dàng triển khai và khaithác hệ thống.

1.2. QUÁ TRÌNH TIÊU CHUẨN HÓA WCDMA/ HSPA TRONG 3GPP

1.2.1. 3GPP

3GPP đượ c giao trách nhiệm tiến hành công tác tiêu chuẩn hóaHSPA. Tr ướ c đó tổ chức quốc tế này đã đượ c giao nhiệm vụ tiêuchuẩn hóa cho WCDMA. Hoạt động tiêu chuẩn hóa choWCDMA/HSPA của tổ chức này từ năm 1999 đến năm 2006 đượ ctổng k ết theo thờ i gian đưa ra các phát hành trên hình 1.1.


21/213

Chươ ng 1: T ổ ng quan phát triể n 3G… 15

2000

Pháthành1999

(R3),12/99

Pháthành4(R4)03/01

Pháthành5

(R5)03/02

Pháthành6(R6)12/04

Pháthành7

(R7)09/06Cácpháthành

tiế ptheoPháthành8

(R8)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Hình 1.1. Lộ trình đư a ra các phát hành trong 3GPP

Mốc phát triển đầu tiên cho WCDMA đã đạt đượ c vào cuối năm

1999 khi phát hành 1999 (R3) đượ c công bố chứa đựng toàn bộ các

đặc tả WCDMA. Phát hành R4 đượ c đưa ra sau đó vào đầu năm 2001.

Tiế p theo là phát hành R5 đượ c đưa ra vào năm 2002 và R6 vào năm

2004. Phát hành R7 đượ c đưa ra vào nửa cuối của năm 2006. 3GPP

lúc đầu có bốn nhóm đặc tả k ỹ thuật khác nhau (TSG: Technical

Specifications Group) và sau đó là năm nhóm chuyển từ các hoạt động

GSM/EDGE vào 3GPP. Sau khi cơ cấu lại vào năm 2005, quay lại còn

bốn nhóm TSG (hình 1.2) sau đây:

TSG RAN (Radio Access Network: mạng truy nhậ p vô tuyến).

TSG RAN tậ p trung lên giao diện vô tuyến và các giao diện bên tronggiữa các tr ạm thu phát gốc (BTS)/ các bộ điều khiển tr ạm gốc (RNC)

cũng như giao diện giữa RNC và mạng lõi. TSG RAN chịu trách

nhiệm cho các tiêu chuẩn HSDPA và HSUPA


22/213


TSG CT (lõi và các đầu cuối). TSG CT tậ p trung lên các vấn đề mạng lõi cũng như báo hiệu giữa mạng lõi và các đầu cuối

TSG SA (dịch vụ và kiến trúc hệ thống). TSG SA tậ p trung lên

các dịch vụ và kiến trúc hệ thống tổng thể

TSG GERAN (GSM/EDGE RAN). TSG RAN tậ p trung lên các

vấn đề về RAN nhưng cho giao diện vộ tuyến dựa trên

GSM/GPRS/EDGE.

Các đối tác có tổ chức

Nhóm điều phối đề án

TSG GERAN TSG RANTSG SA TSG CT

Các thành viên

cá lẻ

Các nhóm công tác (WG)

Cử đại diện

Hình 1.2. C ấ u trúc 3GPP

Dướ i TSG là các nhóm công tác (WG: Working Group), tại đâycông tác nghiên cứu k ỹ thuật thực sự đượ c tiến hành. Chẳng hạn dướ iTSG RAN, nơ i nghiên cứu HSDPA và HSUPA, có năm nhóm côngtác sau đây:

TS RAN WG1: chịu trách nhiệm cho các khía cạnh về lớ p vật lý

TS RAN WG2: chịu trách nhiệm cho các khía cạnh lớ p 2 và lớ p 3

TSG WG3: chịu trách nhiệm cho các giao diện bên trong RAN

TSG RAN WG4: chịu trách nhiệm cho các yêu cầu về hiệu năngvà vô tuyến

TSG RAN WG5: chịu trách nhiệm cho kiểm tra đầu cuối.


23/213


Các thành viên của 3GPP gồm các đối tác có tổ chức. Các hãngcá nhân phải là thành viên của một trong các đối tác có tổ chức và dựatrên tổ chức này họ có quyền tham gia vào hoạt động của 3GPP. Dướ iđây là các đối tác có tổ chức hiện nay:

Liên minh các giải pháp công nghệ viễn thông (ATIS) từ Mỹ

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI) từ châu Âu

Liên hiệ p các tiêu chuẩn thông tin Trung Quốc (CCSA) từ Trung Quốc

Liên hiệ p giớ i công nghiệ p và kinh doanh vô tuyến (ARIB) từ Nhật Bản

Ủy ban công nghệ viễn thông (TTC) từ Nhật Bản

Liên hiệ p công nghệ viễn thông (TTA) từ Hàn Quốc

3GPP tạo lậ p nội dung k ỹ thuật của các đặc tả, nhưng chính cácđối tác có tổ chức sẽ công bố công việc này. Điều này cho phép cóđượ c các tậ p đặc tả giống nhau tại tất cả các vùng trên thế giớ i và vìthể đảm bảo phổ biến trên tất cả các lục địa. Ngoài các đối tác có tổ chức, còn có các đối tác đượ c gọi là đại diện thị tr ườ ng như UMTSForum, là bộ phận của 3GPP

Công tác trong 3GPP đượ c xây dựng xung quanh các danh mụccông tác (nghiên cứu), thông qua các thay đổi nhỏ đượ c đưa ra tr ựctiế p như ‘các yêu cầu’ thay đổi đối vớ i đặc tả. Đối vớ i các danh mụclớ n hơ n, thông thườ ng nghiên cứu khả thi đượ c thực hiện tr ướ c khitiến đến các thay đổi thực tế đối vớ i các đặc tả.

1.2.2. Chuẩn hóa HSDPA trong 3GPP

Khi phát hành R3 hoàn thành, HSDPA và HSUPA vẫn chưa đượ cđưa vào k ế hoạch nghiên cứu. Trong năm 2000, khi thực hiện hiệuchỉnh WCDMA và nghiên cứu R4 k ể cả TD-SCDMA, ngườ i ta nhậnthấy r ằng cần có một số cải thiện cho truy nhậ p gói. Để cho phép pháttriển này, nghiên cứu khả thi (danh mục nghiên cứu) cho HSDPAđượ c khở i đầu vào tháng 3 năm 2000. Nghiên cứu này đượ c bắt đầu


24/213


theo các nguyên tắc của 3GPP (phải có ít nhất bốn hãng ủng hộ). Cáchãng ủng hộ khở i đầu nghiên cứu HSDPA gồm Motorola và Nokiathuộc phía các nhà bán máy và BT/Cellnet, T-Mobile và

NTTDoCoMo thuộc phía các nhà khai thác.

Nghiên cứu khả thi đã k ết thúc tại phiên họ p toàn thể TSG RANvà k ết luận r ằng các giải pháp đượ c nghiên cứu cho thấy có lợ i. Trongdanh mục nghiên cứu HSDPA này có các vấn đề đượ c nghiên cứu để cải thiện truyền dẫn số liệu gói đườ ng xuống so vớ i các đặc tả R3. Các

chuyên đề như phát lại lớ p vật lý và lậ p biểu dựa trên BTS đã đượ cnghiên cứu cùng vớ i mã hóa và điều chế thích ứng. Nghiên cứu cũng bao hàm cả một số nghiên cứu về công nghệ phát thu nhiều anten dướ itiêu đề “Nhiều đầu vào nhiều đầu ra” (MIMO) cùng vớ i chọn ô nhanh(FCS: Fast Cell Selection).

Vì nghiên cứu khả thi cho thấy có thể đạt đượ c cải thiện đáng k ể vớ i mức độ phức tạ p hợ p lý, nên rõ ràng là cần tiế p tục danh mụcnghiên cứu thực tế để phát triển các đặc tả. Sau khi danh mục công tácnày đã đượ c thiết lậ p, phạm vi công tác này vẫn tuân theo danh mục

nghiên cứu nhưng MIMO đượ c lấy ra thành một danh mục nghiên cứuriêng và nghiên cứu khả thi FCS cũng đượ c bắt đầu độc lậ p. Danhmục nghiên cứu HSDPA đượ c nhiều nhà bán máy ủng hộ hơ n và danhmục nghiên cứu thực tế này đã nhận đượ c sự ủng hộ từ các nhà bánmáy lớ n như Motorola, Nokia và Ericsson. Trong quá trình nghiêncứu, tất nhiên con số các hãng đóng góp k ỹ thuật cho quá trình nàycòn lớ n hơ n nhiều. Một năm sau, đặc tả HSDPA R5 đượ c phát hành.Tất nhiên vẫn còn có các hiệu chỉnh cho HSDPA, nhưng những chứcnăng lõi đã có trong các đặc tả lớ p vật lý. Nghiên cứu một phần bị

chậm lại do các hoạt động hiệu chỉnh song song cần thiết cho các đầucuối và mạng R3 đang đượ c triển khai. Nhất là đối vớ i các khía cạnhgiao thức, các kiểm tra k ỹ lưỡ ng đượ c thực hiện để phát hiện các chitiết cần hiệu chỉnh và làm rõ ngh ĩ a các đặc tả và đây là tr ườ ng hợ p đốivớ i các thiết bị R3 tr ướ c khi bắt đầu các hoạt động thươ ng mại tạichâu Âu vào nửa cuối của năm 2002. Nghiên cứu các bộ phận của


25/213


giao thức HSDPA chiếm nhiều thờ i gan nhất, trong đó nghiên cứutươ ng thích ngượ c đượ c bắt đầu vào tháng 3 năm 2004.

Trong số các chuyên đề khác liên quan đến HSDPA, danh mụcnghiên cứu MIMO không hoàn thành trong chươ ng trình khung thờ igian của R5 và R6. Ngườ i ta vẫn tranh luận xem có xứng đáng đưa nóvào hệ thống hay không và đây là chuyên đề nằm trong danh sách cácchuyên đề của R7. Nghiên cứu khả thi đối vớ i FCS đã k ết luận r ằnglợ i ích nhận đượ c từ nó không đáng k ể so vớ i sự tăng thêm độ phức

tạ p vì thế sau khi nghiên cứu này khép lại không có danh mục nghiêncứu nào đượ c đưa ra cho FCS. Trong khi tậ p trung lên FDD (ghépsong công phân chia theo tần số), TDD (ghép sóng công phân chiatheo thờ i gian) cũng đượ c đưa vào danh mục nghiên cứu HSDPA k ể cả các giải pháp tươ ng tự trong cả hai chế độ TDD (TDD băng hẹ pvà băng r ộng).

1.2.3. Chuẩn hóa HSUPA trong 3GPP

Mặc dù HSUPA là thuật ngữ đượ c sử dụng r ộng rãi trên thị

tr ườ

ng, trong quá trình chuẩn hóa HSUPA thu

ật ng

ữ này

đượ c s

ử dụng đướ i cái tên ‘kênh riêng đườ ng lên tăng cườ ng’ (E-DCH:

Enhanced Uplink Dedicated Channel). Nghiên cứu đượ c tiến hànhtrong giai đoạn hiệu chỉnh HSDPA và đượ c bắt đầu bằng danh mụcnghiên cứu về ‘t ăng cườ ng đườ ng lên cho các kênh truyề n t ải’ vàotháng 9 năm 2002. Từ phía các nhà bán máy, Motorola, Nokia, vàEricsson là các hãng ủng hộ khở i xướ ng nghiên cứu cho vần đề nàytrong 3GPP.

Các k ỹ thuật đượ c nghiên cứu cho HSUPA (E-DCH) bao gồm

(xem hình 1.3):HARQ lớ p vật lý nhanh cho đườ ng lên

Lậ p biểu nhanh đườ ng lên dựa trên nút B

Độ dài thờ i gian truyền dẫn (TTI) đườ ng lên ngắn hơ n

Thiết lậ p TTI nhanh


26/213


LậpbiểunhanhđườnglêndựatrênnútB

TTIngắnhơnchođừơnglên

Đi ềuchế bậccao

hơn

HARQcho

đườnglên

Thiế tlậpkênhriêngnhanh

Hình 1.3. Các k ỹ thuật đượ c xem xét nghiên cứ u cho HSUPA

Sau một thờ i gian nghiên cứu dài và chi tiết, báo cáo k ết quả nghiên cứu đã làm sáng tỏ các lợ i ích của các k ỹ thuật đượ c nghiêncứu. Báo cáo cho thấy r ằng không có lợ i ích tiềm năng khi sử dụngđiều chế bậc cao trên đườ ng lên vì thế điều chế thích ứng đã không

đượ c đưa vào danh mục nghiên cứu thực tế.

Danh mục nghiên cứu này đượ c k ết thúc vào tháng ba năm 2004vớ i khuyến nghị việc bắt đầu danh mục nghiên cứu trong 3GPP để đặctả HARQ lớ p vật lý nhanh và cơ chế lậ p biểu dựa trên nút B chođườ ng lên cũng như độ dài TTI ngắn hơ n. Ngoài ra cơ chế thiết lậ pcác kênh DCH nhanh hơ n không đượ c đưa vào khuyến nghị này,nhưng các vấn đề này đã đượ c đề cậ p trong các danh mục nghiên cứukhác đối vớ i phát hành 3GPP R6 dựa trên các k ết quả nhận đượ c tronggiai đoạn danh mục nghiên cứu này. Hình 1.4 cho thấy các k ỹ thuậtđượ c chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA.

3GPP bắt đầu danh mục nghiên cứu ‘đườ ng lên t ăng cườ ng FDD’

để đặc tả các tính năng của HSUPA theo khuyến nghị của báo cáo.

Trong thờ i gian này nghiên cứu TDD chưa đượ c tiến hành, nhưng nó

sẽ đượ c nghiên cứu trong k ế hoạch R7.


27/213


LậpbiểunhanhđườnglêndựatrênnútB

TTIngắnhơnchođừơnglên

HARQcho

đườnglên

Hình 1.4. Các k ỹ thuật đượ c l ự a chọn cho danh mục nghiên cứ u HSUPADo nghiên cứu nền tảng chi tiết và tốt đã đượ c thực hiện trong

thờ i gian nghiên cứu 18 tháng, cũng như không còn bận vớ i công tác

hiệu chỉnh các phát hành tr ướ c, các đặc tả đượ c tiến triển nhanh và

phiên bản tính năng đầu tiên đã đượ c đưa ra cho các đặc tả lõi vào

tháng 12 năm 2004. Phiên bản này vẫn chưa phải là phiên bản hoàn

thiện cuối cùng, nhưng nó chứa các chức năng then chốt và trên cơ sở

các chức năng này có thể tiế p tục tiến hành nghiên cứu hiệu chỉnh và

hoàn thiện chi tiết.

Hình 1.5. Thí d ụ về quá trình tiêu chuẩ n hóa HSUPA trong 3GPP


28/213


Tháng 3 năm 2005, danh mục nghiên cứu này đã chính thức đượ choàn thiện cho các đặc tả chức năng, ngh ĩ a là đã có thể chuyển sanghiệu chỉnh tính năng này.Trong các tháng còn lại của năm 2005 cácvấn đề để mở cũng như các yêu cầu hiệu năng đã đượ c hoàn thiện. Thídụ về quá trình tiêu chuẩn hóa cho HSUPA đượ c minh họa trên hình1.5. Bướ c cuối cùng cho HSUPA là hoàn thiện tươ ng thích ngượ c chogiao thức. Điều này sẽ cho phép thiết lậ p mẫu chuẩn cho các thiết bị sẽ đượ c đưa vào thị tr ườ ng. Theo k ế hoạch, quá trình này đượ c tiến

hành vào tháng 3 năm 2005, sau khi việc xem xét ASN.1 đã k ết thúc(ASN.1 là ngôn ngữ mã hóa bản tin giao thức đượ c sử dụng trong mộtsố giao thức của 3GPP).

1.2.4. Phát triển tăng cườ ng của HSUPA và HSDPA

Trong khi HSUPA đang đượ c đặc tả, vẫn có các nghiên cứu pháttriển để cải thiện R6 HSDPA cũng như một số l ĩ nh vực khác, như:

Đặc tả hiệu năng cho các đầu cuối tiên tiến hơ n sử dụng phân tậ pthu và (hoặc) các máy thu tiên tiến

Cải thiện tầm phủ sóng đườ ng lên bằng cách sử dụng báo hiệu phản hồi đườ ng lên

Các cải thiện trong l ĩ nh vực di động của HSDPA bằng báo hiệunhanh hơ n và thờ i gian xử lý ngắn hơ n.

Một danh mục nghiên cứu vớ i tên là ‘k ế t nố i liên t ục cho cácng ườ i sử d ụng số liệu gói’ đã đượ c định ngh ĩ a cho R7 vớ i mục đíchgiảm chi phí trong các thờ i gian phục vụ và duy trì liên k ết nhưngkhông có luồng số liệu liên tục cần thiết. Một thí dụ cho kiểu dịch vụ

này là dịch vụ thọai trên cơ sở gói vớ i tên gọi phổ biển là VoIP.Danh mục nghiên cứu MIMO vẫn tiế p tục đượ c tiến hành vớ i

nhiều đề suất. Nguyên lý then chốt là có hai (hay nhiều) anten phát vớ icác luồng thông tin khác nhau và sau đó sử dụng hai hay nhiều antenk ết hợ p vớ i xử lý tín hiệu tiên tiến tại đầu cuối để phân tách các luồngnày như minh họa trên hình 1.6.


29/213


Thách thức chủ yếu là phải chứng minh r ằng liệu có nhận đượ ctăng độ lợ i đáng k ể so độ lợ i nhận đượ c từ các cải thiện hiệu năngtrong R6 và các giải pháp cải thiện dung lượ ng hiện có bằng cách bổ sung thêm máy phát- chẳng hạn chuyển từ cấu hình ba đoạn ô sangcấu hình sáu đoạn ô. Các k ết luận trong 3GPP cho đến thờ i điểm nàychỉ là trong môi tr ườ ng ô v ĩ mô, HSDPA vớ i MIMO có vẻ khôngmang lại lợ i ích về dung lượ ng so vớ i tr ườ ng hợ p thu phân tậ p và máythu tiên tiến tại đầu cuối. Vì thế thách thức này vẫn còn tiế p tục đượ c

xem xét trong R7 và các phát hành tiế p theo. Nghiên cứu sẽ hướ ngđến các ô nhỏ hơ n (các ô vi mô).

Hình 1.6. Nguyên lý MIMO vớ i hai anten phát và hai anten thu

Các danh mục vẫn đang đượ c nghiên cứu cho HSDPA hoặcHSUPA gồm vấn đề về giảm tr ễ thiết lậ p cuộc gọi chuyển mạch gói(PS) và chuyển mạch kênh (CS) nhằm rút ngắn thờ i gian cần thiết để chuyển từ tr ạng thái r ỗi vào tr ạng thái tích cực (Cell_DCH). Vì hầu

hết các bướ c trong WCDMA sẽ vẫn giữ nguyên không liên quan đếncuộc gọi CS hay PS, nên các cải thiện này mang lại lợ i ích cho cả HSDPA/HSUPA lẫn thiết lậ p cuộc gọi thoại bình thườ ng. Đầu tiênnghiên cứu đã tậ p trung lên xác định cách thức cải thiện thiết lậ p cuộcgọi thoại R3 và đồng thờ i tiến tớ i sử dụng các phươ ng pháp có thể ápdụng đượ c cho các thiết bị hiện có. Sau đó nghiên cứu chuyển sang


30/213


các cải thiện lớ n hơ n không sử dụng đượ c cho các thiết bị hiện cónhưng tiềm năng hơ n vì các đầu cuối sẽ thay đổi. Ngh ĩ a là các thiết bị có khả năng R7 sẽ nhận đượ c thêm các cải thiện trong hầu hết cáctr ườ ng hợ p. Phát triển HSPA trong R7 (còn gọi là HSPA+) đã đưa đếntốc độ 28Mbit/s cực đại trên đườ ng xuống và 11 Mbit/s cực đại trênđườ ng lên.

1.3. K Ế HOẠCH NGHIÊN CỨ U PHÁT TRIỂN LTE

Nghiên cứu phát triển tiêu chuẩn LTE đượ c tiến hành trong cácE-UTRAN TSG (Technical Specification Group: nhóm đặc tả k ỹ thuật). Trong các cuộc họ p của RAN TSG chỉ có một vài vấn đề k ỹ thuật là đượ c tán thành. Thậm chí trong các cuộc họ p sau các vấn đề này vẫn đượ c xem xét lại. 3GPP đã vạch ra k ế hoạch làm việc chi tiếtcho các nhóm nghiên cứu TSG RAN. Lộ trình phát triển của LTE gắnliền vớ i lộ trình phát triển của 3GPP. Hình 1.7 cho thấy lộ trình pháttriển của 3GPP.

R99 (R3)

12/1999R4

3/2001R5

3/2002 R6

5/20005 R7, R8...

Hình 1.7. Lộ trình phát triể n 3GPP

Các vấn đề nghiên cứu đượ c thực hiện trong hai TSG:

TSG RAN: Nghiên cứu tiêu chuẩn cho giao diện vô tuyến

TSG SA: Nghiên cứu kiến trúc mạng.

K ế hoạch nghiên cứu phát triển tiêu chuẩn LTE đượ c cho trênhình 1.8.


31/213


2005 2006 2007

Quyế tđịnhyêuc ầuQuyế tđịnhsơđồđatruynhập,kiế ntrúcRAN

ThôngquaTR

Hoànthànhgiaiđoạn2:LTE

ThôngquaTR

Hoànthànhgiaiđoạn2:SAE

Quyế tđịnhphânchiachứcnăngRAN-CN

Quyế tđịnhchitiế tdiđộngvàcấ utrúckênh

12 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6

ĐặctảlõiNghiêncứutínhkhảthi:SAE

Nghiêncứutínhkhảthi:LTE

Hình 1.8. K ế hoạch nghiên cứ u tiêu chuẩ n E-UTRAN

Quá trình nghiên cứu đượ c tiến hành trong các nhóm TSG3GPPLTE/SAE dướ i sự điều hành của PCG (Project CoordinationGroup: nhóm điều phối đề án 3GPP) đượ c cho trên hình 1.9.

PCG

(Nhóm điều phối đề án)

TSG GERAN

(Mạng truynhập vô tuyến)

TSG RAN

(Mạng truynhập vô tuyến)

TSG SA

(Các vấn đề Dịch vụ và hệ thống)

TSG CT

(Mạng lõi và đầu cuối)

GERAN WG1(Các vấn đề vôtuyến)

GERAN WG2

(Các vấn đề giaothức)

RAN WG1( Đặc tả lớp 1 vôtuyến)

SA WG1(Các dịch vụ)

SA WG2

(Kiến trúc)

CT WG1

(MM/CC/SM (Iu))

GERAN WG3

( Đo kiểm đầu cuối)RAN WG3

( Đặc tả IuB, Iur, Iu)

RAN WG4

(Hiệu năng vô tuyến)

RAN WG5

( Đo kiểm hợp chuẩnđầu cuối)

SA WG3

(An ninh)

SA WG4

(Codec)

SA WG5(Quản lý viễn thông)

CT WG3

(Tương tác với mạngngoài)

CT WG4

(MAP/GTP/BCH/SS)

CT WG5(Truy nhập dịch vụ mở OSA)

Hình 1.9. T ổ chứ c của nhóm đ iề u phố i đề án 3GPP


32/213


Như trên hình 1.9 ta thấy PCG điều hành bốn nhóm TSG (nhómđặc tả k ỹ thuật) sau: (1) SA (Services and Architecture: dịch vụ và hệ thống), (2) CT (Core Network and Terminals: mạng lõi và các đầucuối), (3) GERAN (GSM EDGE: mạng truy nhậ p vô tuyến GSMEDGE), (4) RAN (Radio Access Network: mạng truy nhậ p vô tuyến).

Hình 1.10 cho thấy các TR (báo cáo k ỹ thuật) đượ c thông quatrong 3GPP.

T S 2 2 . x x x V 0 . 0 . 0

C á c y ê u c ? u v ? p h á t

t r i ? n k i ? n t r ú c h ?

t h ? n g 3 G P P

( S 1 - 0 6 0 6 0 2 )

B i ê n t ? o : T - M o b i l e

T R 2

3 . 8

8 2 V 1 . 1 . 0

P h á t t r i ?

n k i ? n t r ú c

m

? n g

( S P - 0

6 0 1 5 2 )

B i ê n t ? p : V o d a f o n e

T R 2 5 . 9 1 3 V 7 . 3 . 0 : C á c y ê u c ? u v ? E U T R

A

v à E U T R A N

T R 2 5 . 9 1 2 . 1 . 3 : N g h i ê n c ú a t í n h k h ? t h i c ? a E

U T R A

v à E U T R A N

K ? t q u ?

T R 2 5 . 8 1 4 V 1 . 2 . 3

C á c v ? n d ? v ? L ? p

v ? t

l ý E U T R A

( R P - 0 6 0 1 7 8 )

B i ê n t ? p : N T T D o C

o M o

T R 2 5 . 8 1 3 V 0 . 8 . 4

C á c v ? n d ? v ? G i a o t h ? c

v ô t u y ? n E U T R A v à

E U T R A N

( R P - 0 6 0 1 7 6 )

B i ê n t ? p : N o k i a , L G , N E C ,

M o t o r o l a , S a m s u n g

T R R 3 . 0 1 8 V 0 . 4 . 0

G i a o d i ? n

v à k i ? n t r ú c

t r u y n h ? p v ô t u y ? n

E U T R A

v à E U T R A N

B i ê n t ? p : V o d a f o n e

S I T R : N T T D o C o M o

T r ? m g

? c : E r i c s s o n

Ð ? u c u ? i : M o t o r o l a

R R M : N o k i a

K ? c h b ? n h ? t h ? n g

v ô t u y ? n : S i e m e n s

C á c T R

c ? a n h ó m c

ô n g t á

c

H ì n h 1 . 1 0 .

C á c b á o c á o k ỹ t h u ậ t đ ư ợ c t h ô n g q u a t r o n g 3 G P P


33/213


1.4. IMT-ADVANCED VÀ LỘ TRÌNH TIẾN TỚ I 4G

Trong ITU, nhóm công tác 8F (ITU-R WP 8F) đang tiến hànhnghiên cứu các hệ thống tiế p sau IMT-2000. Khả năng IMT-2000, cáctăng cườ ng của nó và các hệ thống bao gồm các giao diện sau IMT-2000 đượ c cho trên hình 1.11. Bảng 1.1 cho thấy mục tiêu của 4G.

Bảng 1.1. M ục tiêu của 4G

Tốc độ số liệu 100Mbit/s cho vùng r ộng, 1Gbps cho vùng hẹp

Kết nối mạng Hoàn toàn IP

Thông tin Rộng khắp, di động, liên tục

Tr ễ Thấp hơn 3G

Tr ễ kết nối Thấp hơn 500ms

Tr ễ truyền dẫn Thấp hơn 5ms

Giá thành trên một bit 1/10-1/100 thấp hơn 3G

Giá thành cơ sở hạ tầng Thấp 3G (khoảng 1/10)

Hình 1.11. Các khả năng của IMT-2000 và các hệ thố ng sau IMT-2000 theo khuyế n nghị M.1654 của ITU-R.


34/213


ITU-R WP 8F tuyên bố r ằng cần có các công nghệ vô tuyến di

động mớ i cho cho các khả năng cao hơ n IMT-2000, tuy nhiên vẫn

chưa chỉ rõ công nghệ nào. Thuật ngữ IMT-Adv đượ c sử dụng cho các

hệ thống sau IMT-2000. Tuy nhiên IMT-Adv cũng sẽ có các bướ c

phát triển giống như IMT-2000 và chứa các khả năng của các hệ thống

tr ướ c đó. Quá trình định ngh ĩ a IMT-Adv còn đang đượ c khở i thảo

trong WP8F và sẽ hoàn toàn giống như quá trình nghiên cứu các

khuyến nghị cho IMT-2000. Nó sẽ dựa trên tậ p các yêu cầu k ỹ thuật

tối thiểu, và các tiêu chí đánh giá và khở i đầu bằng việc mờ i tất cả cácthành viên ITU và các tổ chức khác. Các công nghệ đượ c đề cử sẽ

đượ c đánh giá dựa trên các tiêu chí đã thỏa thuận. Việc đánh giá sẽ

đượ c tiến hành cùng vớ i sự cộng tác của các tổ chức bên ngoài ITU

như các tổ chức nghiên cứu tiêu chuẩn. Vì quá trình này cần sự đồng

thuận nên một số công nghệ có thể áp dụng cho IMT-Adv không thể

xác định tr ướ c. Nó phải là sự cân đối giữa: tính kinh tế khi mở r ộng,

hỗ tr ợ các môi tr ườ ng của các ngườ i sử dụng khác nhau và khả năng

của các công nghệ khác nhau. Ngoài ra khả năng sử dụng máy đầucuối trên toàn cầu cũng sẽ là một tiêu chí quan trong.

Một hoạt động chính trong ITU-R nữa liên quan đến IMT-2000

Adv là vấn đề xác định phổ tần sử dụng. Điều này sẽ đượ c tiến hành

trong WRC’07 (World Radio Congress: Hội nghị vô tuyến thế giớ i).

Trong giớ i nghiên cứu, một số đề án nghiên cứu đang đượ c tiến

hành trong IMT-2000 Adv và thế hệ sau của truy nhậ p vô tuyến.

Chẳng hạn đề án Winner đượ c hỗ tr ợ một phần kinh phí từ Liên minh

Châu Âu là đề án dành cho nghiên cứu về vấn đề này. Khái niệmWinner có r ất nhiều các phần tử r ất gần vớ i LTE. Tuy nhiên Winner

đặt mục tiêu cho tốc độ số liệu cao hơ n và vì thế đượ c thiết k ế cho

băng thông r ộng hơ n 20 MHz. Một điểm khác nữa là Winner sẽ sử

dụng các chế độ chuyển tiế p và đa chặng.


35/213


Một đề án khác giống như đề án của châu Âu nói trên là đề án

“Tươ ng lai” (Future) của Trung Quốc tậ p trung lên đề xuất giao diện

vô tuyến cho IMT-Adv. Tuy nhiên lựa chọn các đề xuất cuối cùng cho

IMT-Adv sẽ là các tổ chức phát triển tiêu chuẩn như: ETSI, ARIB,

CWTS.. Cơ quan tiêu chuẩn toàn cầu như 3GPP tất nhiên sẽ có vai trò

quan tr ọng trong vấn đề hài hòa các đề xuất từ các tổ chức tiêu chuẩn

cũng như từ các vùng khác nhau.

Mặc dù 3GPP hiện nay chưa tiến hành nghiên cứu tr ực tiế p IMT-

2000 Adv, tuy nhiên 3GPP sẽ đề xuất lên ITU-R. IEEE 802.16

(WiMAX) cũng đang hoàn thiện khái niệm của mình và hướ ng đến đề

xuất cho IMT-Adv trong 802.16m. Tươ ng tự 3GPP2 cũng đang tiến

tớ i đề xuất IMT-Adv.

LTE là một trong số các con đườ ng tiến tớ i 4G. LTE sẽ tồn tại

trong giai đoạn đầu của 4G, tiế p theo nó sẽ là IMT Adv. LTE cho

phép chuyển đổi từ từ từ 3G UMTS sang giai đoạn đầu 4G sau đó

sang IMT Adv. Chuyển đổi từ từ từ LTE sang IMT Adv là chìa khóa

của thành công trên thị tr ườ ng. Ngoài LTE của 3GPP ta cũng cần

nghiên cứu các hướ ng chuyển đổi khác sang 4G. 3GPP2 cũng đã và

đang thực hiện k ế hoạch nghiên cứu LTE cho mình, hệ thống do

3GPPP2 đề xuất là UMB (Ultra Mobile Band). Chươ ng trình khung

của k ế hoạch này bắt đầu từ năm 2000 và theo dự kiến thì các đặc tả

tiêu chuẩn sẽ đượ c công bố vào tháng 12 năm 2007. Ngoài ra WiMAX

cũng có k ế hoạch tiến tớ i 4G. Ta có thể mô tả quá trình tiến tớ i 4G của

các công nghệ hiện có như trên hình 1.12.


36/213


Hình 1.12. Quá trình phát triể n các công nghệ thông tin di động đế n 4G

1.5. TỔNG QUAN TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)

1.5.1 Mở đầu

Truy nhậ p gói tốc độ cao đườ ng xuống (HSDPA: High SpeedDown Link Packet Access) đượ c 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 vớ i

phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhậ p gói đườ ng lêntốc độ cao (HSUPA) đượ c 3GPP chuẩn hóa trong R6 vào tháng 12năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA đượ c gọi chung là HSPA. Cácmạng HSDPA đầu tiên đượ c đưa vào thươ ng mại vào năm 2005 vàHSUPA đượ c đưa vào thươ ng mại vào năm 2007.

Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbit/s và tăng đến3,6 Mbit/s và 7,2Mbit/s vào năm 2006 và 2007, tiềm năng có thể đạtđến trên 14,4Mbit/s năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnhHSUPA là 1-2Mbit/s trong giai đoạn hai tốc độ này có thể đạt đến 4-5,7 Mbit/s vào năm 2008.


37/213


HSPA đượ c triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóngmang hoặc sử dụng một sóng mang khác để đạt đượ c dung lượ ng cao(xem hình 1.13).

Hình 1.13. Triể n khai HSPA vớ i sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang vớ i WCDMA (f1).

HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng vớ i WCDMA. Để nâng cấ pWCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứngtrong BSC và RNC.

Lúc đầu HSPA đượ c thiết k ế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thờ igian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIPvà các ứng dụng tươ ng tự khác.

Hình 1.14. T ố c độ số liệu khác nhau trên các giao diện(tr ườ ng hợ p HSDPA)

Khác vớ i WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diệnnhư nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệuHSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 1.14 minh họa điều này choHSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbit/s trên hai ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ratrong thờ i điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình cóthể không quá 3Mbit/s. Để đảm bảo truyền lưu lượ ng mang tính cụm


38/213


này, BTS cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượ ng và bộ lậ p biểu để truyềnlưu lượ ng này trên hạ tầng mạng.

1.5.2. Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệungườ i sử dụng

Hình 1.15 cho thấy kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA vàHSUPA cho số liệu ngườ i sử dụng. Mặt phẳng báo hiệu không đượ cthể hiện trên hình 1.3 (trong mặt phẳng này báo hiệu đượ c nối đếnRLC sau đó đượ c đưa lên DCH hay HSDPA hoặc HSUPA). Số liệu từ

các dịch vụ khác nhau đượ c nén tiêu đề IP tại PDCP (Packet DataConvergence Protocol). MAC-hs (High Speed: tốc độ cao) thực hiệnchức năng lậ p biểu nhanh dựa trên BTS. .

MAC-hs: High Speed MAC: MAC tốc độ cao

MAC-e: E-DCH MAC: MAC kênh E-DCH, MAC-es: thực thể MAC kênh E-DCH để

sắp đặt lại thứ tự

Hình 1.15. Kiế n trúc giao diện vô tuyế n HSDPA và HSUPAcho số liệu ng ườ i sử d ụng


39/213


1.6. TỔNG QUAN LTE

Có thể tóm tắt các nhiệm vụ nghiên của LTE và SAE như sau:

Về phần vô tuyến (LTE):

Cải thiện hiệu suất phổ tần, thông lượ ng ngườ i sử dụng, tr ễ

Đơ n giản hóa mạng vô tuyến

Hỗ tr ợ hiệu quả các dịch vụ gói như: MBMS, IMS

Về phần mạng (SAE):

Cải thiện tr ễ, dung lượ ng và thông lượ ng

Đơ n giản mạng lõi

Tối ưu hóa lưu lượ ng IP và các dịch vụ

Đơ n giản hóa việc hỗ tr ợ và chuyển giao đến các công nghệ không phải 3GPP

K ết quả nghiên cứu của LTE là đưa ra đượ c chuẩn mạng truynhậ p vô tuyến vớ i tên gọi là E-UTRAN (Enhanced Universal

Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhậ p vô tuyến mặt đấttoàn cầu tăng cườ ng), để đơ n giản trong tài liệu này ta sẽ gọi chung làLTE. Trong các phần dướ i đây ta sẽ xét tổng quan kiến trúc LTE và k ế hoạch nghiên cứu nó trong 3GPP.

1.6.1. Tốc độ số liệu đỉnh

LTE sẽ hỗ tr ợ tốc độ đỉnh tức thờ i tăng đáng k ể. Tốc độ này đượ cđịnh cỡ tùy theo kích thướ c của phổ đượ c ấn định.

LTE sẽ đảm bảo tốc độ số liệu đỉnh tức thờ i đườ ng xuống lên đến

100Mbit/s khi băng thông đượ c cấ p phát cực đại là 20MHz (5bps/Hz)và tốc độ đỉnh đườ ng lên 50 Mbit/s khi băng thông đượ c cấ p phát cựcđại là 20MHz (2,5bps/Hz). Băng thông LTE đượ c cấ p phát linh hoạttừ 1,25 MHz lên đến 20 MHz (gấ p bốn lần băng thông 3G-UMTS).

Lưu ý r ằng tốc độ đỉnh có thể phụ thuộc vào số lượ ng anten phátvà anten thu tại UE. Các mục tiêu về tốc độ số liệu đỉnh nói trên đượ c


40/213


đặc tả trong UE tham chuẩn gồm: (1) khả năng đườ ng xuống vớ i haianten tại UE, (2) khả năng đườ ng lên vớ i một anten tại UE. Trongtr ườ ng hợ p phổ đượ c dùng chung cho cả đườ ng lên và đườ ng xuống,LTE không phải hỗ tr ợ tốc độ số liệu đỉnh đườ ng xuống và đườ ng lênnói trên đồng thờ i.

1.6.2. Trễ mặt phẳng C và mặt phẳng U

Cần giảm đáng k ể tr ễ mặt phẳng điều khiển (mặt phẳng C)(chẳng hạn bao gồm tr ễ chuyển đổi từ tr ạng thái r ỗi sang tr ạng thái

trao đổi số liệu không k ể tr ễ tìm gọi là 100ms), (hình 1.16).

Hình 1.16. Thí d ụ về chuyể n đổ i tr ạng thái trong kiế n trúc E-UTRAN

LTE phải có thờ i gian chuyển đổi tr ạng thái nhỏ hơ n 100ms (như trong chế độ r ỗi của R6) vào tr ạng thái tích cực (như trong R6Cell_DCH). Nó cũng cần đảm bảo thờ i gian chuyển đổi nhỏ hơ n 50mstừ tr ạng thái ngủ (như trong R6 Cell_PCH) vào tr ạng thái tích cực(như trong R6 Cell_DCH).

Cần đảm bảo tr ễ trong mặt phẳng U nhỏ hơ n 10ms. Tr ễ mặt phẳng U đượ c định ngh ĩ a là tr ễ một chiều giữa một gói tại lớ p IP trongUE (hoặc nút biên của UTRAN) đến lớ p IP trong nút biên củaUTRAN (hoặc UE). Nút biên của UTRAN là nút giao diện UTRANvớ i mạng lõi. Chuẩn phải đảm bảo tr ễ mặt phẳng U của LTE nhỏ hơ n5ms (hình 1.17) trong điều kiện không tải (ngh ĩ a là một ngườ i sử dụng vớ i một một luồng số liệu) đối vớ i gói nhỏ (chẳng hạn tải tin


41/213


bằng không cộng vớ i tiêu đề). Rõ ràng r ằng các chế độ ấn định băngthông của LTE có thể ảnh hưở ng đáng k ể lên tr ễ.

eNodeB: Nút B có thêm các tính chức năng bổ sung so với nút B của WCDMA/HSPA

Hình 1.17. Tr ễ mặt phẳ ng U

1.6.3. Thông lượ ng số liệu

Thông lượ ng đườ ng xuống trong LTE sẽ gấ p ba đến bốn lầnthông lượ ng đườ ng xuống trong R6 HSDPA tính trung bình trên mộtMHz. Cần lưu ý r ằng thông lượ ng HSDPA trong R6 đượ c xét chotr ườ ng hợ p một anten tại nút B vớ i tính năng tăng cườ ng và một máythu trong UE; trong khi đó LTE sử dụng cực đại hai anten tại nút B vàhai anten tại UE. Ngoài ra cũng cần lưu ý r ằng khi băng thông cấ p

phát tăng, thông lượ ng cũng tăng.Mặt khác thông lượ ng đườ ng lên trong LTE cũng gấ p hai đến ba

lần thông lượ ng đườ ng lên của R6 HSUPA tính trung bình trên mộtMHz. Trong đó giả thiết r ằng R6 HSUPA sử dụng một anten phát tạiUE và hai anten thu tại nút B; còn đườ ng lên trong LTE sử dụng cựcđại hai anten phát tại UE và hai anten thu tại nút B.

1.6.4. Hiệu suất phổ tần

LTE phải đảm bảo tăng đáng k ể hiệu suất phổ tần và tăng tốc độ

bit tại biên ô trong khi vẫn đảm bảo duy trì các vị trí đặt tr ạm hiện cócủa UTRAN và EDGE.

Trong mạng có tải, hiệu suất phổ tần kênh đườ ng xuống của LTE phải gấ p 3 đến bốn lần R6 HSDPA tính theo bit/s/Hz/tr ạm. Trong đógiả thiết r ằng R6 HSDPA sử dụng một anten tại nút B và một máy thu,còn LTE sử dụng 2 anten tại nút B và một anten tại UE.


42/213


Hiệu suất phổ tần kênh đườ ng lên trong E-UTRAN phải gấ p bađến bốn lần R6 HSUPA tính theo bit/s/Hz/tr ạm vớ i giả thiết HSUPAsử dụng hai anten tại nút B và một anten tại UE còn LTE sử dụng haianten tại nút B và hai anten tại UE.

Cần lưu ý r ằng sự khác biệt về hiệu suất phổ tần trên đườ ngxuống và đườ ng lên là do môi tr ườ ng khai thác khác nhau giữa đườ ngxuống và đườ ng lên. Thông thườ ng đườ ng lên r ất nhậy cảm vớ i giảmcấ p kênh như nhiễu đa đườ ng v.v... vì thế giá thành để đảm bảo hiệu

quả tách sóng trong đườ ng lên cao hơ n trong đườ ng xuống.LTE cần hỗ tr ợ sơ đồ ấn định băng thông khả định cỡ , chẳng hạn

5, 10, 20 và có thể cả 15 MHz. Cũng cần xem xét cả việc định cỡ băngthông 1,25 hay 2,5 MHz để triển khai trong các vùng băng thôngđượ c cấ p phát hẹ p.

Bảng 1.2 và 1.3 cho thấy so sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tần giữa LTE và HSPA trên đườ ng xuống và đườ ng lên.

Bảng 1.2. So sánh thông số t ố c độ và hiệu suấ t sử d ụng phổ t ần giữ a LTE trên đườ ng xuố ng và HSDPA

HSDPA (R6) LTE Đích LTE/ Đã đạt

Tốc độ đỉ nh (Mbit/s) 14,4 144 100/đã đạt

Hiệu suất phổ tần (bit/Hz/s) 0,75 1,84 3-4 lần HSDPA/ đạt 2,5

Thông lượng người sử dụng

biên ô0,006 0,0148 2-3lần HSDPA/đạt 2,5

Bảng 1.3. So sánh thông số t ố c độ và hiệu suấ t sử d ụng phổ t ần giữ a

LTE trên đườ ng lên và HSDPA

HSUPA (R6) LTE Đích LTE/ Đã đạt

Tốc độ đỉ nh (Mbit/s) 5,7 57 50/đã đạt

Hiệu suất phổ tần (bit/Hz/s) 0,26 0,67 2-3 lần HSUPA/ đạt 2,6

Thông lượng người sử dụng biên ô 0,006 0,015 2-3 lần HSDPA/đạt 2,5


43/213


1.6.5. Hỗ trợ di động

Hiệu năng LTE cần đượ c tối ưu hóa cho các ngườ i sử dụng di

động tại các tốc độ thấ p từ 0 đến 15 kmph (kmph: km/giờ ). Các ngườ i

di động tại các tốc độ cao từ 15 đến 120kmph cần đượ c đảm bảo hiệu

năng cao thỏa mãn. Cũng cần hỗ tr ợ di động tại các tốc độ từ 120

kmph đến 350 kmph (thậm chí đến 500 kmph phụ thuộc vào băng tần

đượ c cấ p phát). Việc đảm bảo tốc độ 350 kmph cần thiết để duy trì

chất lượ ng dịch vụ chấ p nhận đượ c cho các ngườ i sử dụng cần đượ c

cung cấ p dịch vụ trong các hệ thống xe lửa tốc độ cao. Trong tr ườ ng

hợ p này cần sử dụng các giải pháp và mô hình kênh đặc biệt. Khi thiết

lậ p các thông số lớ p vật lý, LTE cần có khả năng duy trì k ết nối tại tốc

độ lên đến 350 kmph thậm chí lên đến 500 kmph, phụ thuộc băng tần

đượ c cấ p phát.

LTE cũng cần hỗ tr ợ các k ỹ thuật cũng như các cơ chế để tối ưuhóa tr ễ và mất gói khi chuyển giao trong hệ thống. Các dịch vụ thờ igian thực như tiếng đượ c hỗ tr ợ trong miền chuyển mạch kênh tr ướ c

đây phải đượ c E-UTRAN hỗ tr ợ trong miền chuyển mạch gói vớ i chấtlượ ng tối thiểu phải bằng vớ i chất lượ ng đượ c hỗ tr ợ bở i UTRAN(chẳng hạn tốc độ bit đảm bảo) trên toàn bộ dải tốc độ. Ảnh hưở ng củachuyển giao trong hệ thống lên chất lượ ng (thờ i gian ngắt) phải nhỏ hơ n hay bằng chất lượ ng đượ c cung cấ p trong miền chuyển mạchkênh của GERAN.

1.6.6. Vùng phủ

LTE phải hỗ tr ợ linh hoạt các k ịch bản phủ sóng khác nhau trong

khi vẫn đảm bảo các mục tiêu đã nêu trong các phần trên vớ i giả thiếtsử dụng lại các đài tr ạm UTRAN và tần số sóng mang hiện có.

Thông lượ ng, hiệu suất sử dụng phổ tần và hỗ tr ợ di động nói trên phải đáp ứng các ô có bán kính 5 km và vớ i giảm nhẹ chất lượ ng đốivớ i các ô có bán kính 30 km.


44/213


Như đã nói ở trên LTE phải hoạt động trong các băng thông 1,25MHz; 2,5MHz; 5MHz; 10MHz; 15MHz; và 20MHz trên cả đườ ngxuống lẫn đườ ng lên. Cần đảm bảo làm việc cả chế độ đơ n băng lẫnsong băng.

Hệ thống phải hỗ tr ợ truyền nội dung trên toàn thể các tài nguyên bao gồm cả các tài nguyên khả dụng đối vớ i nhà khai thác (đượ c gọi làRadio Band Resources) trong cùng một băng tần hoặc trong các băngtần khác nhau trên cả đườ ng lên lẫn đườ ng xuống. Hệ thống phải hỗ

tr ợ lậ p biểu công suất, lậ p biểu thích ứng...

1.6.7. MBMS tăng cườ ng

MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service: Dịch vụ đa phươ ng quảng bá đa phươ ng tiện) đượ c đưa vào các dịch vụ của LTE.Các hệ thống LTE phải đảm bảo hỗ tr ợ tăng cườ ng cho MBMS. LTE

phải hỗ tr ợ các chế độ MBMS tăng cườ ng so vớ i hoạt động củaUTRA. Đối vớ i tr ườ ng hợ p đơ n phươ ng, LTE phải có khả năng đạtđượ c các mục tiêu chất lượ ng như hệ thống các hệ thống UTRA khi

làm việc trên cùng một đài tr ạm.Hỗ tr ợ MBMS của LTE cần đảm bảo các yêu cầu sau: (1) tái sử

dụng các phần tử lớ p vật lý: để giảm độ phức tạ p đầu cuối, sử dụngcác phươ ng pháp đa truy nhậ p, mã hóa, điều chế cơ bản áp dụng chođơ n phươ ng cho các dịch vụ MBMS và cũng sử dụng tậ p chế độ băngthông của UE cho các khai thác đơ n phươ ng cho MBMS, (2) Thoại vàMBMS: giải pháp LTE cho MBMS phải cho phép tích hợ p đồng thờ ivà cung cấ p hiệu quả thoại dành riêng và các dịch vụ MBMS chongườ i sử dụng; (3) Khai thác MBMS đơ n băng: phải hỗ tr ợ triển khai các

sóng mang LTE mang các dịch vụ MBMS trong phổ tần đơ n băng.

1.6.8. Triển khai phổ tần

Yêu cầu LTE làm việc vớ i các k ịch bản triển khai phổ tần sau đây:

Đồng tồn tại trên cùng vùng địa lý hoặc cùng đài tr ạm vớ iGERAN/UTRAN trên các kênh lân cận


45/213


Đồng tồn tại trên các kênh lân cận hoặc chồng lấn tại biên giớ icác nướ c

LTE phải có khả năng hoạt động độc lậ p (không cần sóng mang khác)

Tất cả các băng tần đều đượ c cho phép tuân theo phát hành về cácnguyên tắc băng tần độc lậ p

Cần lưu ý r ằng trong tr ườ ng hợ p các yêu cầu điều phối biên giớ i,

các vấn đề khác như các giải pháp lậ p biểu cần đượ c xem xét cùng vớ i

các hoạt động khác của lớ p vật lý.1.6.9. Đồng tồn tại và tươ ng tác vớ i các 3GPP RAT

LTE phải hỗ tr ợ tươ ng tác vớ i các hệ thống 3G hiện có và vớ i các

hệ không theo chuẩn 3GPP. LTE phải đảm bảo khả năng đồng tồn tại

giữa các nhà khai thác trong các băng liền k ề và trên biên giớ i.

Tất cả các đầu cuối LTE hỗ tr ợ khai thác UTRAN/GERAN phải

có khả năng hỗ tr ợ đo, chuyển giao đến/từ cả hai hệ thống UTRAN và

GERAN. Ngoài ra LTE cần phải hỗ tr ợ đo giữa các RAT (Radio

Access Technology: công nghệ truy nhậ p vô tuyến) vớ i ảnh hưở ng

chấ p nhận đượ c lên sự phức tạ p đầu cuối và hiệu năng mạng, chẳng

hạn bằng cách cung cấ p cho các UE các cơ hội đo trên đườ ng lên và

đườ ng xuống thông qua lậ p biểu.

Vì thế vấn đề đặt ra ở đây không chỉ là việc tươ ng thích ngượ c mà

cả việc hỗ tr ợ cơ chế chuyển giao giữa các mạng 3GPP khác nhau.

Ngoài ra cũng cần nhấn mạnh r ằng HSDPA vẫn là một giải pháp 3G

từ 3GPP và nó hoàn toàn tươ ng thích ngượ c vớ i các mạng W-CDMA.

Tươ ng thích ngượ c là hết sức cần thiết trong LTE, nhưng cũng cầnxem xét cẩn thận trong mối tươ ng quan vớ i các tăng cườ ng về hiệu

năng và khả năng. Vấn đề tươ ng thích gặ p phải ở đây cũng giống như

các vấn đề tươ ng thích đã đượ c giải quyết giữa UTRAN và GERAN

(dựa trên GSM).


46/213


Dướ i đ ây là các yêu cầu cho t ươ ng tác mạng:

Thờ i gian ngắt để chuyển giao các dịch vụ thờ i gian thực giữa

LTE và UTRAN/GERAN không đượ c quá 300ms

Thờ i gian ngắt để chuyển giao các dịch vụ phi thờ i gian thực giữa

LTE và UTRAN/GERAN không đượ c quá 500ms

Các thiết bị đầu cuối không tích cực (chẳng hạn tại tr ạng thái R6Cell_PCH) hỗ tr ợ UTRAN/GERAN có bổ sung thêm LTE không nhất

thiết chỉ giám sát các bản tin tìm gọi từ một trong số UTRAN,GERAN và LTE

Các yêu cầu trên đượ c đặt ra cho các tr ườ ng hợ p trong đó cácmạng UTRAN và/hoặc GERAN cung cấ p hỗ tr ợ các chuyển giaoLTE. Thờ i gian chuyển giao nói trên đượ c coi là giá tr ị các tối thiểu,các giá tr ị này có thể thay đổi khi kiến trúc tổng thể và lớ p vật lý đượ cđịnh ngh ĩ a chi tiết.

1.6.10. Kiến trúc và quá trình chuyển đổi

Kiến trúc của LTE phải đượ c sự đồng ý trong TSG (TechnicalSpecification Group: nhóm đặc tả k ỹ thuật). Kiến trúc E-UTRAN phảiđượ c xây dựng trên cơ sở chuyển mạch gói mặc dù phải hỗ tr ợ cácdịch vụ thờ i gian thực và lưu lượ ng loại hội thoại. Kiến trúcE- UTRAN phải đơ n giản hóa và giảm thiểu số lượ ng các giao diện.

LTE phải đảm bảo chuyển đổi kinh tế từ kiến trúc và giao diện vôtuyến UTRA của R6. Thiết k ế mạng LTE phải đ

Giáo Trình Lộ Trình Phát Triển Thông Tin Di Động 3G Lên 4G Tập 1

Documents

Transcript of Giáo Trình Lộ Trình Phát Triển Thông Tin Di Động 3G Lên 4G Tập 1