1. Trang Chủ
  2. Điện-Điện tử-Viễn thông
  3. Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam

Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam

Với việc đưa ra đề tài nhằm tìm hiểu, nghiên cứu các dịch vụ mà công nghệ 4G đáp ứng thông qua đó cố gắng đưa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng di động của Viettel tại tỉnh Quảng Nam. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết. LỜI CẢM ƠN Là một sinh viên năm cuối của trường, em rất tự hào mình được bảo vệ đồ án tốt nghiệp. Đứng trước hội đồng bảo vệ em xin chân thành cảm ơn nhà trường trong 3 năm qua đã tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu, tạo cơ hội cho chúng em phát triển

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện-Điện tử-Viễn thông

Số trang 89

Ngày tạo 4/8/2023 11:30:43 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 2.66 M

Tên tệp

Tải Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng triển khai c... (.pdf)

Xem mẫu

  1. LỜI CẢM ƠN Là một sinh viên năm cuối của trường, em rất tự hào mình được bảo vệ đồ án tốt nghiệp. Đứng trước hội đồng bảo vệ em xin chân thành cảm ơn nhà trường trong 3 năm qua đã tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu, tạo cơ hội cho chúng em phát triển tư duy của mình. Em cũng xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ giảng viên của khoa Công nghệ thông tin ứng dụng đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo chúng em được như ngày hôm nay. Và em cũng gởi lời cảm ơn chân thành đền thầy Trần Trung Tín là người đã hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Trong quá trình thực hiện đồ án này cũng đã có những khó khăn mà đối với em là rất khó để vượt qua nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy cô và bạn bè cuối cùng em cũng đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình. Đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót do kiến thức của em còn chưa tốt mong hội đồng đóng góp ý kiến và thảo luận chỉ bảo để cho em được rút kinh nghiệm sau này. Cuối cùng em cũng chân thành cảm ơn hội đồng đã dành thời gian cho chúng em hôm nay. i
  2. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................vi DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... xii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... xiii LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 14 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G ......... 16 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động 4G-LTE ....................................... 16 1.1.1 Giới thiệu hệ thống 4G-LTE .................................................................... 16 1.1.1.1 Các chuẩn mạng của 4G .................................................................... 16 1.1.1.2 Khái niệm............................................................................................ 16 1.1.1.3 Chất lượng thoại của 4G LTE ............................................................ 17 1.1.2 Thực tiễn 4G LTE tại Việt Nam .............................................................. 18 1.2 Mô hình tham chiếu hệ thống thông tin di động 4G ............................... 18 1.2.1 Bốn miền của mô hình tham chiếu ......................................................... 18 1.2.1.1 Miền dịch vụ và ứng dụng .................................................................. 18 1.2.1.2 Miền nền tảng dịch vụ ........................................................................ 19 1.2.1.3 Miền nền tảng chuyển mạch gói ......................................................... 20 1.2.1.4 Miền truy cập vô tuyến mới ................................................................ 20 1.2.2 Mô hình tham chiếu nhìn từ nền tảng dịch vụ ....................................... 21 1.2.2.1 Lợi ích của người sử dụng .................................................................. 22 1.2.2.2 Các dịch vụ tiên tiến ........................................................................... 22 1.2.2.3 Quản lý hệ thống ................................................................................ 27 1.2.3 Mô hình tham chiếu cơ sở hạ tầng hệ thống .......................................... 27 1.2.3.1 Các ví dụ điển hình và giao diện cho mạng truy cập vô tuyến mới ... 27 1.2.3.2 Cấu hình chức năng cho các nút/ thiết bị đầu cuối trong hệ thống di động 4G 28 1.3 Các công nghệ ứng dụng trong hệ thống di động 4G .............................. 29 1.3.1 Kỹ thuật truyền dẫn dung lượng lớn tốc độ cao ..................................... 29 1.3.2 Các đặc điểm công nghệ của 4G ............................................................. 30 1.3.2.1 Hỗ trợ lưu lượng IP ............................................................................ 30 ii
  3. 1.3.2.2 Hỗ trợ tính di động tốt ........................................................................ 30 1.3.2.3 Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác nhau ...................................... 31 1.3.2.4 Không cần liên kết điều khiển ............................................................ 31 1.3.2.5 Hỗ trợ bảo mật đầu cuối – đầu cuối .................................................. 32 1.4 Mạng thế hệ sau NGN và hệ thống di động 4G ....................................... 33 1.4.1 Mạng thế hệ sau NGN ............................................................................. 33 1.4.1.1 Đặc điểm mạng NGN ......................................................................... 33 1.4.1.2 Cấu trúc mạng NGN ........................................................................... 34 1.4.2 Mối liên quan giữa mạng thế hệ sau NGN và hệ thống di động 4G ..... 35 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G ................................................... 37 2.1. Mô hình về cấu trúc mạng mới ........................................................................ 37 2.1.1. Vấn đề tích hợp ........................................................................................... 37 2.1.2. Mạng có tính mở ......................................................................................... 38 2.1.3. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP ............................................................................................................................ 39 2.1.4. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin .................................................. 39 2.1.5. Mạng đảm bảo tính di động ........................................................................ 39 2.1.6. Mạng phải đảm bảo về tốc độ ..................................................................... 39 2.2. Mô hình mạng 4G ............................................................................................. 40 2.2.1 Mô hình cấu trúc mạng 3G và 3,5G ............................................................ 40 2.2.1.1 Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA ........................................... 40 2.2.1.2 Mạng thông tin di động thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA ...................... 40 2.2.1.3 Nhận xét .................................................................................................. 41 2.2.2 Mô hình mạng thông tin di động 4G ........................................................... 42 2.3. Chức năng các phần tử trong mô hình ........................................................... 44 2.3.1 Các phần tử lớp truy nhập vô tuyến ............................................................ 44 2.3.1.1 Thiết bị đầu cuối ..................................................................................... 44 2.3.1.2 Điểm truy nhập vô tuyến RAP (Radio Access Point) ............................. 45 2.3.1.3 Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến RAC (Radio Access Controller) ....... 47 2.3.2 Lớp mạng lõi................................................................................................. 48 2.3.3 Lớp chức năng ............................................................................................. 49 2.3.4 Lớp dịch vụ ................................................................................................... 53 iii
  4. 2.4. Công nghệ trên IP và IP di động ..................................................................... 53 CHƯƠNG 3: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G ..... 55 3.1 Dịch vụ trong mạng 4G ..................................................................................... 55 3.1.1 Các loại dịch vụ cung cấp ............................................................................ 55 3.1.2 Một số loại hình dịch vụ điển hình cho 4G ................................................ 56 3.1.2.1 Đặc tính của các yêu cầu về dịch vụ trên mạng di động 4G .................. 59 3.1.2.2 Tính chất của các kiến trúc dịch vụ trong mạng di động 4G ................. 59 3.1.2.3 Xu hướng dịch vụ trong mạng 4G .......................................................... 60 3.2 Chất lượng dịch vụ trong mạng 4G ................................................................. 61 3.2.1 Khái niệm QoS ............................................................................................. 61 3.2.1.1 Khái niệm QoS theo ITU ........................................................................ 61 3.2.1.2 Khái niệm QoS theo ETSI ....................................................................... 64 3.2.2 Kiến trúc QoS ............................................................................................... 64 3.2.3 Các tham số QoS trong mạng di động 4G................................................... 67 3.2.4 Thách thức về chất lượng dịch vụ trong mạng di động 4G ....................... 68 3.2.5 Bảo mật dịch vụ ............................................................................................ 69 3.2.5.1 Mức độ bảo mật cao trong 4G ............................................................... 69 3.2.5.2 Các vấn đề cần bảo mật ......................................................................... 69 3.2.5.3 Các giải pháp tạm thời ........................................................................... 70 CHƯƠNG 4: LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 4G CHO MẠNG VIETTEL Ở TỈNH QUẢNG NAM............................................................................ 71 4.1 Đặc điểm mạng thông tin di động Viettel ........................................................ 71 4.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển mạng Viettel ........................................... 71 4.1.2 Mạng di động Viettel .................................................................................... 73 4.1.3 Mạ ng truyền dẫn Viettel .......................................................................... 74 4.1.4 Mạng Viettel Internet ................................................................................... 75 4.1.5 Mạng Viettel PSTN ...................................................................................... 76 4.1.6 Sơ đồ kết nối tổng thể mạng viễn thông Viettel theo cấu trúc phân lớp ... 77 4.1.7 Sự chuẩn bị của Viettel tỉnh Quảng Nam để phát triển từ hệ thống GSM lên 4G ..................................................................................................................... 77 4.2 Thực tiễn tình hình khai thác mạng ở tỉnh Quảng Nam ................................ 78 4.2.1 Khái quát về tỉnh Quảng Nam ..................................................................... 78 iv
  5. 4.2.2 Tình hình khai thác mạng của Viettel ........................................................ 79 4.3 Tiến trình triển khai lên 4G từ mạng 2,5G của viettel ở tỉnh Quảng Nam .. 81 4.3.1 Kết hợp GPRS vào mạng GSM .................................................................... 81 4.3.2 Triển khai mạng UMTS ............................................................................... 82 4.3.3 Mạng lõi cơ sở IP ......................................................................................... 83 4.3.4 Mạng cơ sở IP và triển khai mạng 3,5G ..................................................... 83 4.3.5 Triển khai mạng 4G ..................................................................................... 85 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 88 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN .............................................................. 89 v
  6. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 2G 2nd Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 3G 3rd Generation Thế hệ 3 4G 4th Generation Thế hệ 4 AAA Adaptive Array Antenna Ăngten dãy thích nghi AAA Aunthentication, Authorization & Chứng thực, ủy quyền và Accounting thành toán AAL ATM Adaptive Layer Lớp thích ứng ATM AMC Adaptive Modulation and Coding Điều chế và mã hóa thích ứng AMPS Advance Mobile Phone Service Dịch vụ điện thoại tiên tiến AR Access Router Bộ định tuyến truy cập ARQ Automatic Repeat Request Kỹ thuật yêu cầu lặp tự động ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ phát không đồng bộ BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bít BSC Base Station Controller Bộ điều khiển tạm gốc BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CPCH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CPCHPCP Common Packet Channel Power Phần điều khiển công suất Control Part kênh gói chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundance Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switching Chuyển mạch kênh CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi vi
  7. DCH Dedicated Channel Kênh riêng DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng DTX Discontinuos Transmission Phát không liên tục EDGE Enhanced Data Rates for GSM Tốc độ số liệu tăng cường phát Evolution triển GSM ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute châu Âu FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng Gi Interface Between GGSN and External Giao diện giữa GGSN và Network mạng bên ngoài GMSC Gateway MSC Trung tâm chuyển mạch di động cổng Gn Interface Between Two GSNs Giao diện giữa hai GSN Gp Interface Between Two GGSNs Giao diện giữa hai GGSN Gr Interface Between SGSN and HLR/AuC Giao diện giữa SGSN với HLR/AuC Gs Interface Between SGSN and Serving Giao diện giữa SGSN với MSC/VLR MSC/VLR GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động communication toàn cầu GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GPRS General Packet Radio System Hệ thống vô tuyến gói chung GTP-U User Plane Part of the GPRS Tunelling Phía người sử dụng của giao Protocol thức Tunel GPRS Gx Any G Interface Giao diện G HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động nhanh vii
  8. HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HS-DSCH High Speed Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HSPDSCH High Speed Physical Downlink Shared Kênh chia sẻ đường xuống vật Channel lý tốc độ cao HSS Home Subscriber Server Nhà Subscriber Server HS-SCCH Shared Control Channel for HS-DSCH Kênh điều khiển chia sẻ cho HS-DSCH HS-SICH Shared Information Channel for HS- Kênh thông tin chia sẻ cho DSCH HS-DSCH IMS Internet Protocol Multimedia Giao thức Internet Multimedia Subsystem Subsystem IP Internet Protocol Giao thức Internet M3UA MTP3-User Adaptation Layer Lớp thích ứng người sử dụng- MTP3 MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MCS Modulation and Coding scheme Lược đồ điều chế và mã hóa MEHO Mobile Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bởi thuê bao MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGW Media Gateway Cổng đa phương tiện MIMO Multi Input Multi Output Ăngten đa đầu vào đa đầu ra MRFC Multimedia Resource Function Điều khiển chức năng tài Controller nguyên đa phương tiện MRFP Multimedia Resource Function Xử lý chức năng tài nguyên đa Processor phương tiện viii
  9. MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MTP3b Message Transfer Part Level 3 Mức 3 của phần truyền bản tin NEHO Network Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bởi mạng NW Network Mạng PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý PS Packet Switching Chuyển mạch gói QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến RLB Radio Link Budget Quỹ đường truyền RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến RR Round Robin Phương pháp vòng RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển nối thông báo hiệu SCTP Simple Control Transmission Protocol Giao thức truyền dẫn điều khiển đơn giản SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu phục vụ ix
  10. SEG Security Gateway SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SGW Signalling Gateway Báo hiệu cổng SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn SSCF-NNI Service Specific Co-ordination Chức năng điều phối đặc thù Function- Network Node Interface dịch vụ giao diện nút mạng SSCOP Service Specific Connection Oriented Giao thức định hướng theo nối Protocol thông đặc thù dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức tạo phiên TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển phát TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TFCI Transport Format Combination Chỉ thị tổ hợp khuôn dạng phát Indicator TFRC Transport Format Resource Tổ hợp tài nguyên khuôn dạng Combination phát TFRI Transport Format and Resource Điều khiển khuôn dạng và tài Indicator nguyên phát TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát TSN Transmission Sequence Number Số chuỗi phát UDP User Datagram Protocol Giao thức datagram người sử dụng UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal Mobile Telecommunications Hệ thống viễn thông di động System toàn cầu USIM Universal Subcriber Identity Module Môđun chỉ thị thuê bao toàn cầu x
  11. UTRA Universal Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến mặt Network đất toàn cầu Uu Radio Interface for UTRA Giao diện vô tuyến dùng cho UTRA VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo Access mã băng rộng xi
  12. DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các đặc tính và lợi ích của ăngten thông minh .............................................. 46 Bảng 3.1 Các tham số QoS trong mạng 4G .................................................................. 67 xii
  13. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mô hình tham chiếu hệ thống di động 4G ...................................................... 19 Hình 1.2 Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ ............................................................ 23 Hình 1.3 Mô hình tham chiều nền tảng dịch vụ: tiện nghi người dùng ........................ 24 Hình 1.4 Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ: dịch vụ nâng cao ............................... 25 Hình 1.5 Mô hình tham chiếu nền tảng dịch vụ: quản lý hệ thống ............................... 26 Hình 1.6 Giao diện vô tuyến và ngữ cảnh thực tế của truy cập vô tuyến mới .............. 28 Hình 1.7 Ví dụ về cấu hình chức năng cho các nút/ các thiết bị đầu cuối .................... 29 Hình 1.8 Cơ bản về SCS-MC-CDMA ........................................................................... 30 Hình 1.9 Kiến trúc mạng NGN...................................................................................... 33 Hình 1.10 Cấu trúc logic mạng NGN ............................................................................ 34 Hình 1.11 Cấu trúc vật lý mạng NGN ........................................................................... 35 Hình 2.1 Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến mạng 4G .............................. 37 Hình 2.2 Sự kết hợp các mạng khác nhau ..................................................................... 38 Hình 2.3 Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy cập vào hệ thống.................. 38 Hình 2.4 Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G ............................................................ 40 Hình 2.5 Mô hình cấu trúc mạng 4G ............................................................................. 43 Hình 2.6 Nguyên lý OFDM ........................................................................................... 47 Hình 3.1 Khái niệm QoS và mối quan hệ QoS với chất lượng mạng ........................... 62 Hình 3.2 Mối liên hệ giữa các khái niệm QoS theo ETSI ............................................. 64 Hình 3.3 Kiến trúc dịch vụ trong mạng thế hệ sau ........................................................ 66 Hình 4.1 Logo công ty Viettel ....................................................................................... 71 Hình 4.2 Mạng di động Viettel ...................................................................................... 74 Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc mạng truyền dẫn Viettel ......................................................... 74 Hình 4.4 Mạng Viettel Internet ..................................................................................... 75 Hình 4.5 Mạng PSTN Viettel ........................................................................................ 76 Hình 4.6 Tổng thể mạng Viettel .................................................................................... 77 Hình 4.7 Mô hình phát triển lên 4G từ hệ thống GSM.................................................. 78 Hình 4.8 Hệ thống các cửa hàng Vettel tại tỉnh Quảng Nam ........................................ 80 Hình 4.9 Cấu trúc mạng GSM-GPRS............................................................................ 82 Hình 4.10 Mạng lõi cơ sở IP ......................................................................................... 83 Hình 4.11 Mô hình 3,5G Viettel Mobile ....................................................................... 84 Hình 4.12 Thay đổi ở RNC và Node B ......................................................................... 85 Hình 4.13 Mô hình cấu trúc mạng 4G Viettel Mobile .................................................. 85 xiii
  14. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, ngành công nghệ đã có những bước tiến ngoạn mục. Khi sự ra đời của công nghệ 3G chưa kịp khằng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta đã bắt đầu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ nhiều năm gần đây. Thông tin di động cho phép mọi người đàm thoại mọi lúc, mọi nơi trong vùng phủ sóng, kể cả khi đang di chuyển.Nên đề tài “Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam” được em tích cực tìm hiểu.Đề tài nghiên cứu của tôi được chia thành 4 chương như sau: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G Chương 2: MÔ HÌNH VÀ CẤU TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G Chương 3: DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G Chương 4: LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 4G CHO MẠNG VIETTEL Ở TỈNH QUẢNG NAM Lý do chọn đề tài: Cùng với 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 (3G) ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông tin di động thế hệ trước đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn,…chưa đáp ứng được các yêu cầu như: khả năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở của mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều vấn đề do tốc độ mạng thấp, tài nguyên băng tần ít,… Trong bối cảnh đó người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di động mới có tên gọi là 4G. Mục đích nghiên cứu: Với việc đưa ra đề tài nhằm tìm hiểu, nghiên cứu các dịch vụ mà công nghệ 4G đáp ứng thông qua đó cố gắng đưa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng di động củaViettelcủatỉnh Quảng Nam. Hiện nay thị trường di động Việt Nam được đánh giá là tăng trưởng đứng thứ 2 trên thế giới sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 14
  15. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam 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. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:  Đối tượng: Hệ thống thông tin di động 4G Mạng di động Viettel Mobile Địa bàn tỉnh Quảng Nam  Phạm vi: Trên thế giới Trong nước Việt Nam Khu vực tỉnh Quảng Nam Phương pháp nghiên cứu:  Tìm hiểu trên Internet  Tìm hiểu thông tin trên báo, đài  Tìm hiểu các tài liệu, giáo trình của thư viện, và do thầy cô cung cấp  Dựa vào những kiến thức đã học, đã đọc, đã nghiên cứu để khảo sát thực tế áp dụng trên địa bàn tỉnh Quảng Nam Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Với sự bùng nổ về tốc độ của hệ thống thông tin di động 4G, thì hệ thống 4G sẽ được ứng dụng rộng rãi cho rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Ở nước ta đang tồn tại đồng thời nhiều thế hệ của hệ thống thông tin di động (2G, 2.5G, 3G). Việc triển khai hệ thống di động 4G vẫn là vấn đề trong tương lai xa. Nhưng trước những xu thế phát triển chung về công nghệ viễn thông, đặc biệt là công nghệ thông tin di động thì việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống thông tin di động 4G là cần thiết. Với việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam”,có thể tạo nên một bước tiến lớn cho sự phát triển viễn thông của tỉnh Quảng Nam, và cũng tạo tiền đề cho sự phát triển của mạng viễn thông Việt Nam. SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 15
  16. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin di động 4G-LTE 1.1.1 Giới thiệu hệ thống 4G-LTE 1.1.1.1Các chuẩn mạng của 4G ITU-R quy định một tập hợp đầy đủ các chuẩn của IMT-Advanced phải bao gồm các yêu cầu sau:  Dựa vào gói mạng chuyển mạch all-IP;  Tốc độ tải cao nhất đạt xấp xỉ 100Mbps tại các thiết bị, phương tiện, có tính di động cao (như tàu lửa, xe hơi) và 1Gbps tại các vật thể, phương tiện, thiết bị có tính di động thấp (như người sử dụng điện thoại di động đang đứng yên một chỗ, hoặc đang đi bộ chậm);  Có thể tự động chia sẻ và sử dụng tài nguyên mạng để hỗ trợ nhiều người dùng cùng một lúc;  Sử dụng các kênh có băng thông được mở rộng lên đến 5-20 MHz, tuỳ chọn đến 40 MHz;  Hiệu quả băng thông (là lượng thông tin có thể truyền tải qua một băng thông sẵn có trong một hệ thống giao tiếp cụ thể nào đó) cao nhất phải đạt mức 15 bit/s/Hz khi tải về, và 6,75 bit/s/Hz khi tải lên mạng;  Hiệu quả băng thông của hệ thống phải đạt mức 3 bit/s/mạng khi tải trang và 2,25 bit/s/mạng khi sử dụng trong nhà;  Truyền tải dữ liệu trên các mạng không đồng nhất phải diễn ra trơn tru, ổn định;  Có khả năng cung cấp dịch vụ chất lượng cao trong việc hỗ trợ đa phương tiện thế hệ tiếp theo; 1.1.1.2 Khái niệm LTE, viết tắt của cụm từ Long-Term Evolution, được thương mại hoá trên thị trường với cái tên phổ biến là 4G LTE, là công nghệ truyền thông không dây tốc độc cao dành cho các thiết bị di động và trạm dữ liệu. Trên lý thuyết, LTE hoạt động dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA - cho phép tăng cường hiệu năng và tốc độ tải mạng nhờ vào việc sử dụng các phương thức vô tuyến khác nhau, DSP mới (bộ xử lý tín hiệu), bộ điều chỉnh tần số, cùng với những cải tiến ở lõi mạng - đó cũng chính là mục tiêu trước mắt mà LTE đang hướng đến. SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 16
  17. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam Về đặc tính kỹ thuật, dịch vụ mạng 4G LTE cho tốc độ tải xuống ở mức cao nhất đạt 300 Mbps, và tốc độ tải lên (mức cao nhất) đạt 75 Mbps với độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu thấp hơn 5 ms. Bên cạnh đó, công nghệ 4G LTE cũng có khả năng quản lý các thiết bị di động có tốc độ di chuyển nhanh, cũng như những luồng dữ liệu đa điểm, tại nhiều vị trí khác nhau. Về băng tần hỗ trợ, tiêu chuẩn 4G LTE có thể hoạt động ở nhiều băng tần khác nhau, cụ thể, ở Bắc Mỹ, băng tần hỗ trợ là 700/800 và 1700/1900, Nam Mỹ là 2500 MHz, ở Châu Âu là 800/1800/2600 MHz, Châu Á là 1800/2600 MHz, và cuối cùng ở Úc là 1800 MHz. Chính vì vậy, một chiếc smartphone có hỗ trợ LTE ở nước này nhưng có thể sẽ không sử dụng được dịch vụ LTE ở nước khác. 1.1.1.3 Chất lượng thoại của 4G LTE  VoLTE VoLTE là dịch vụ dựa vào giao thức Internet (Internet Protocol) để truyền các gói dữ liệu và giọng nói. Bằng việc sử dụng băng thông lớn hơn và dải tần số âm 50 - 7000Hz dựa trên mạng 4G LTE, VoLTE có thể mang lại chất lượng cuộc gọi tốt hơn khoảng 40% (các nhà cung cấp thường hay gọi "HD Voice" hay "chất lượng âm thanh độ phân giải cao) so với khi gọi bằng mạng 3G vốn có tần số âm hẹp hơn, chỉ 300 - 2400Hz. Dịch vụ này còn có thể giảm thời gian kết nối giữa hai thiết bị với nhau trong chỉ 1/4 giây, nhanh hơn nhiều so với con số 5 giây của mạng 3G.  Full-HD Voice Full-HD Voice thực chất cũng là tính năng giúp nâng cao chất lượng cuộc gọi như VoLTE. Tuy nhiên so với VoLTE, thì Full-HD Voice hỗ trợ mạnh mẽ hơn khi nó sử dụng băng thông lớn hơn rất nhiều và dải tần số âm cũng được nới rộng ra từ 20 - 20.000 Hz dựa trên mạng 4G LTE. Bên cạnh đó, ngoài chất lượng cuộc gọi cao, Full- HD Voice còn giảm thiểu đến mức tối đa thời gian kết nối giữa hai thiết bị. Hiện Full- HD Voice vẫn chưa thực sự phổ biến, và có lẽ chúng ta phải đợi thêm một thời gian nữa mới có thể thấy nó xuất hiện rộng rãi trên các thiết bị di động. Một nhược điểm nho nhỏ của Full-HD Voice là nó yêu cầu người gọi và người nhận cuộc gọi cả hai phải sử dụng smartphone có hỗ trợ tính năng đó mới có thể sử dụng được.  Chip 4G LTE tích hợp vào SoC Thông thường Snapdragon S4, Snapdragon 600, Tegra 3, Tegra 4 thế hệ cũ, là các SoC có vai trò quản lý các tác vụ của toàn bộ hệ thống, còn việc kết nối đến mạng SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 17
  18. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam 4G LTE sẽ do modem LTE (nằm độc lập với SoC) đảm nhiệm. Tuy nhiên, việc SoC và chip LTE nằm hai vị trí khác nhau đã dẫn đến rất nhiều nhược điểm làm ảnh hưởng không tốt đến smartphone/tablet như: mức tiêu hao năng lượng nhiều hơn, diện tích bên trong phần cứng của máy bị thu hẹp, hiệu năng của hệ thống bị giảm, dẫn đến việc xử lý của máy cũng trở nên chậm chạp hơn. Thấy rõ được những điểm yếu như vậy, các hãng sản xuất chip di động như Qualcomm, Samsung, Intel hay Nvidia bắt đầu tính đến phương án tích hợp thẳng modem 3G/4G LTE vào SoC nhằm khắc phục tất cả các vấn đề trên. 1.1.2 Thực tiễn 4G LTE tại Việt Nam Hiện tại, Việt Nam đang thuộc nhóm quốc gia có kế hoạch triển khai mạng LTE. Mặc dù nhiều nhà mạng đang bước đầu thử nghiệm nhưng người dùng vẫn chưa nhận được một thông tin chính thức nào. Theo một số nhận định của chuyên gia nước ngoài am hiểu về thị trường di động của Việt nam, hiện tại 3G vẫn đang đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng dữ liệu của người dùng, do đó các nhà mạng trong nước vẫn chưa để ý nhiều đến việc khai thác mạng 4G. Khó có thể nói được thời gian chính xác để triển khai 4G LTE tại nước nhà, nhưng với tốc độ tăng trưởng chóng mặt của doanh số các thiết bị di động bán ra như hiện nay thì tương lai về một mạng băng thông rộng không dây sẽ không còn xa. 1.2 Mô hình tham chiếu hệ thống thông tin di động 4G 1.2.1 Bốn miền của mô hình tham chiếu Mô hình tham chiếu cho các hệ thống di động 4G mô tả theo phương diện mạng trên hình 1.1. Hệ thống di động 4G bao gồm bốn miền sau: dịch vụ vàứng dụng, nền tảng dịch vụ, mạng lõi chuyển mạch gói, và truy cập vô tuyến mới. Hệ thống di động 4G có 3 đặc trưng sau: Cung cấp cho người sử dụng những dịch vụ vàứng dụngở mức độ độc lập cao từ hệ thống truy cập. Thực thi kết nối và các dịch vụ liền mạch giữa các hệ thống thông qua mạng gói. Ba khả năng vô tuyến của truy cập vô tuyên mới nhờ giao diện vô tuyếnđưa ra cấp độ phổ biến cao. 1.2.1.1Miền dịch vụ và ứng dụng Miền dịch vụ vàứng dụng cung cấp các dịch vụ và cácứng dụng của các hệ thống di động 4G. Các dịch vụđiển hình bao gồm các dịch vụ thông tin về vị trí, các dịch vụ ngăn ngừa/kiểm soát hiểm hoạ, các dịch vụđa phương tiện chất lượng cao, các dịch vụ SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 18
  19. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam thương mại di động, các dịch vụ quản lý bản quyền số, các dịch vụ phân phối nội dung, các dịch vụ hỗ trợ tải phần mềm, các dịch vụ điều khiển từ xa, cũng như nhiều dịch vụ khác. Các dịch vụ vàứng dụng này không chỉ bao gồm các vấn đề lần đầu tiên xuất hiện trên các hệ thông di động 4G, mà còn bao gồm các vấn đềđang được cung cấp hoàn chỉnh trên mạng 3G hiện nay hay trên các hệ thống W-LAN và các phiên bản nâng cấp của chúng. Thêm vào đó, các dịch vụ và ứng dụng này nên được tạo ra để có thể sử dụng trong cả truy cập sóng vô tuyến mới của các hệ thống di động 4G và các hệ thống truy cập hiện hành. Hơn nữa, một đặc tính tác nhân được mong đợi tập trung vào lĩnh vực dịch vụ vàứng dụng để hỗ trợ sự cung cấp trơn tru các dịch vụ vàứng dụng. 1.2.1.2Miền nền tảng dịch vụ Miền nền tảng dịch vụ cung cấp cơ sở dịch vụ để hỗ trợ triển khai các dịch vụ và ứng dụng được đưa ra bởi miền dịch vụ và ứng dụng. Cấu trúc cơ bản của cơ sở dịchvụ này được hỗ trợ bởi ba bộ đặc tính: các đặc tính đa phương tiện, các đặc tính mạng tốc độ cao/dung lượng lớn, và các đặc tính chất lượng dịch vụ mạng. Hình 1.1 Mô hình tham chiếu hệ thống di động 4G Các dịch vụ nền tảng mà 4G LTE cung cấp:  Service & Application: Miền dịch vụ và ứng dụng; gồm các dịch vụ sau:  Posional Information Services: Dịch vụ thông tin cá nhân  Disaster Detection/Admin Services: Dịch vụ phát hiện/quản trị thiên tai  High Quality Multimedia Services: Dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao  Mobile Commerce Services: Dịch vụ thương mại di động SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 19
  20. Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam  Digital Right Management Services: Dịch vụ quản trị bản quyền số  Contents Delivery Services: Dịch vụ phân phối nội dung  Solfware Download Support Services: Dịch vụ hổ trợ tải phần mềm  Remote Control Services: Dịch vụ điềukhiển từ xa  Service Platform: Nền tảng dịch vụ; gồm các tác nhân sau:  Social Systems: Hệ thống xã hội  Security, AAA and Settlement: Bảo mật, thanh toán  Application QoS: Chất lượng dịch vụ ứng dụng  Database/Remote Server: Cơ sở dữ liệu/máy chủ từ xa  High speed & Large Capacity Network: Mạng dung lượng lớn, tốc độ cao  Network QoS I/F: Chức năng tương tác chất lượng dịch vụ mạng  Packet Based Core Netword: Miền mạng lõi chuyển mạch gói  New Radio Access: Miền truy cập vô tuyến mới 1.2.1.3Miền nền tảng chuyển mạch gói Miền mạng lõi chyển mạch gói đóng vai trò kết nối các hệ thống truy cập khác nhau với miền nền tảng dịch vụ, và không phụ thuộc vào các hệ thống truy cập. Mạng này cho phép sự kết nối giữa các hệ thống di động 4G cũng như các hệ thống truy cập khác (ví dụ như 2G/3G, mạng LAN không dây, phát thanh số, và các mạng IP khác, …), dể cung cấp sự truy cập liền mạch cho người sử dụng. 1.2.1.4Miền truy cập vô tuyến mới Truy cập vô tuyến mới – một khả năng truy cập vô tuyến mới cho các hệ thống 4G – có thể được tạm chia thành ba khả năng: khả năng truy cập di động mới, khả năng truy cập không dây tự do mới, và khả năng mạng di chuyển. Khả năng truy cập di động mới cho phép truy cập dải tần rộng thậm chí trong các môi trường dịch chuyển tốc độ cao, và đưa ra khả năng sử dụng tương tự như các dịch vụ tế bào hiện nay. Truy cập không dây tự do mới thực thi trước hết truy cập băng tần siêu rộng khi di chuyển ở tốc độ thấp, và đưa ra khả năng sử dụng tương tự như các dịch vụ mạng LAN không dây hiện nay. Khả năng mạng dịch chuyển là một khả năng để đưa ra truy cập không dây trong các môi trường có số lượng lớn người di chuyển cùng lộ trình như một nhóm, như ở trên xe buýt hay tàu hỏa. Nó được yêu cầu để thực thi các khả năng truy cập vô tuyến để sử dụng tài nguyên vô tuyến một cách hiệu quả. SVTH: Nguyễn Mai Việt Ly _ Lớp: CCVT03C 20
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược