Chương 1: Tổng quan về công nghệ mạng 4G/LTE Bảng 1. 2: Các điểm khác nhau giữa UMTS và LTE trên phần mạng CORE Đặc điểm UMTS LTE Hỗ trợ các version IP IPv4 và IPv6 IPv4 và IPv6 Release 99 USIM Hỗ trợ các version USIM Release 99 USIM trở đi trở đi Chuyển mạch kênh Kỹ thuật truyền tải Chuyển mạch gói và chuyển mạch gói Các thành phần miền CS MSC server, MGW n/a Các thành phần miền PS SGSN, GGSN MME, S-GW, P-GW Kết nối IP Sau khi đăng ký Trong quá trình đăng ký Thoại và SMS Bao gồm Mở rộng 1.3 Hệ thống thông tin di động 4G Theo như mô tả ban đầu của ITU về mạng di động 4G phải được thiết kế để đáp ứng được các yêu cầu của IMT-Advanced. LTE-advanced và Wimax 2.16m) đáp ứng được các yêu cầu này trong đó hỗ trợ 1000 Mbps trên đường xuống, và 500 Mbps trên đường lên. Măc dù LTE và WiMAX 1.0 không đáp ứng được yêu cầu của ITU về mạng 4G tuy nhiên trên thế giới đã có sự phát triển của các nhà mạng từ mạng 3G lên LTE mà không trực tiếp phát triển lên LTE- advanced.
Tháng 12 năm 2010 ITU thừa nhận rằng tất cả các hệ thống thông tin di động bao gồm LTE, WiMAX 1.0 mà cung cấp hiệu năng tốt hơn mạng thông tin di động 3G được gọi là mạng 4G.4 Các tiêu chuẩn 3GPP cho LTE Bảng 1. 3: các tiêu chuẩn 3GPP từ UMTS lên LTE Releases Thời điểm ban hành Các đặc điểm mới R99 3/2000 WCDMA air interface R4 3/2001 TD-SCDMA air interface R5 6/2012 HSDPA, IP multimedia subsystem R6 3/2005 HSUPA R7 12/2007 Enhancements to HSPA R8 12/2008 LTE, SAE 11 download by : skknchat@gmail.com Chương 1: Tổng quan về công nghệ mạng 4G/LTE R9 12/2009 Enhancements to LTE and SAE R10 3/2011 LTE-Advanced R11 9/2012 Enhancements to LTE- Advanced 1.5 Sự khác biệt giữa mạng 4G và LTE Chuẩn kết nối 4G được Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) chính thức thông qua vào 3-2008. Chữ “G” trong 4G tức “generation” (thế hệ), như vậy, đây là chuẩn kết nối thế hệ thứ 4 mới nhất, theo lý thuyết, có thể giúp các thiết bị di động như điện thoại thông minh, máy tính bảng. đạt tốc độ kết nối 100 Mbps và lên tới 1 Gbps khi không di chuyển.
Hiện có hai hệ thống 4G đã triển khai là chuẩn Mobile WiMAX (lần đầu tiên ở Hàn Quốc năm 2007) và chuẩn LTE, triển khai ở Na Uy năm 2009. LTE viết tắt của Long Term Evolution (Tiến hóa dài hạn), chưa phải là một công nghệ chuẩn 4G, thay vào đó chỉ là một chuẩn tiệm cận công nghệ mạng thứ tư. Trên thực thế, tuy điện thoại của bạn có thể hiển thị biểu tượng “4G” ở góc phải phía trên màn hình, nhưng thực chất lại không phải kết nối 4G theo chuẩn. 9: LTE chỉ là một tiệm cận và là cách gọi tên chuẩn công nghệ 4G Khi Liên minh Viễn thông Quốc tế định chuẩn mức tốc độ 4G tối thiểu, các thử nghiệm thực tế vẫn chưa đạt được.
Kết quả là, các nhà làm luật đã quyết định dùng LTE để gọi tên chuẩn công nghệ 4G, miễn là tốc độ mạng LTE khi triển khai phải vượt trội đáng kể so với 3G. 12 download by : skknchat@gmail.com Chương 1: Tổng quan về công nghệ mạng 4G/LTE 1.6 Sự tiến hóa LTE lên 4G LTE-Advanced - Thế hệ mạng viễn thông thứ 4: -Công nghệ di động LTE-Advanced mang lại tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, dung lượng hệ thống lớn hơn, khả năng phủ sóng tốt hơn. 10: LTE-Advanced - Thế hệ mạng viễn thông thứ 4 -Tháng 6 năm 2013, công ty viễn thông Hàn Quốc SK Telecom đã giới thiệu công nghệ mà họ mệnh danh “mạng LTE tiên tiến nhất trên thế giới” – LTE- Advanced. Theo những gì SK công bố, mạng này mang lại tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh gấp đôi so với mạng LTE thông thường và điều này là một tin vui cho những người dùng thiết bị thông minh thế hệ mới.
Chỉ tới tháng 10 năm 2013, đã có tới cả triệu người đăng ký sử dụng dịch vụ này ở Hàn Quốc. Ở đất nước này, người dùng LTE-Advanced có thể tải một bộ phim 800MB chỉ trong 43 giây. Không sớm thì muộn, làn sóng sử dụng công nghệ này sẽ lan ra khắp thế giới do nhu cầu sử dụng băng thông di động ngày càng tăng cao. Các nhà mạng sẽ phải nâng cấp liên tục để đáp ứng yêu cầu về tốc độ và khối lượng dữ liệu ngày càng cao của người dùng không chỉ là đàm thoại video, xem thể thao trực tuyến nữa mà có thể là khám bệnh trực tiếp từ xa hay mua sắm ảo… Theo dự báo của Cisco System, lưu lượng băng thông di động toàn cầu tăng gấp đôi theo từng năm và sự tăng trưởng theo cấp số nhân này vẫn chưa hề có dấu hiệu ngừng lại.
- Các doanh nghiệp viễn thông lớn toàn cầu như AT&T (Mỹ), Telstra (Úc), NTT Docomo (Nhật) và Telenor Sweden (Thuỵ Điển) đều đã đưa công nghệ LTE- Avanced ra sử dụng rộng rãi vào năm 2014. Theo dự báo của ABI Research, số 13 download by : skknchat@gmail.com Chương 1: Tổng quan về công nghệ mạng 4G/LTE lượng người dùng sử dụng LTE-Advanced vào năm 2018 sẽ đạt tới 500 triệu, gấp 5 lần số người dùng LTE hiện nay. Các chuyên gia công nghệ cũng nhận định rằng LTE cần phải cải tiến và LTE-Advanced sẽ là chuẩn thống trị trong tương lai gần. Họ cũng coi công nghệ này mới thật sự là 4G do đáp ứng đầy đủ các tiêu chí kỹ thuật mà Liên minh Viễn thông Quốc tế (International Telecommunication Union) đặt ra cho hệ thống mạng không dây thế hệ thứ 4.
- Tốc độ: Về mặt lý thuyết, LTE-Advanced có tốc độ tải xuống đạt tới 3Gbps, tốc độ tải lên 1,5Gbps. Đây là một sự vượt trội tuyệt đối khi so sánh với thông số tải xuống/tải lên của LTE thường là 300Mb/s và 75Mb/s. Không chỉ có tốc độ nhanh hơn, LTE-Advanced cũng bao gồm những giao thức truyền tải mới, hỗ trợ đa an-ten cho phép số lượng bit/s truyền tải qua tần phổ mượt mà hơn và kết quả là kết nối ổn định hơn và chi phí dữ liệu sẽ rẻ hơn. - LTE-Advanced là phiên bản nâng cấp của LTE : Hai chuẩn này hoàn toàn tương thích với nhau.
Các điện thoại sử dụng LTE- Advanced mới vẫn hoạt động tốt với các mạng LTE thông thường và ngược lại. Điều này có lợi cho cả người dùng và nhà mạng. Nhưng tất nhiên là các nhà mạng sẽ không tung ra tất cả các tính năng tiên tiến của LTE-Advanced mới ngay một lúc mà sẽ từng bước đưa ra những gì có lợi nhất cho công ty và khách hàng. Ví dụ như các công ty viễn thông ở Hàn Quốc hiện mới chỉ áp dụng phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp dành cho người dùng LTE-Advanced ở quốc gia này.
- Phương thức này tăng số lượng băng thông khả dụng dành cho thiết bị di động bằng cách ghép nối các kênh tần số, hoặc nhà mạng nằm rải rác trong phổ vô tuyến. LTE thông thường có thể cung cấp dữ liệu bằng cách sử dụng các block dữ liệu liền kề của tần số lên đến 20 MHz. Nhưng khi ngày càng nhiều các công ty cung cấp dịch vụ và cùng với nó là số lượng các thiết bị tranh giành tần số viễn thông ngày càng nhiều, những dải rộng lên tới 20Mhz như vậy đang ngày càng khan hiếm. Hầu hết các nhà khai thác đành phải mua các bit và mảnh tần phổ rời rạc, hình thành một sưu tập phân mảnh để phục vụ cho hoạt động của mình.
Phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp đã giải quyết vấn đề này. Nó cho phép các nhà khai thác kết hợp các kênh rời rạc, nhỏ bé, phân tán thành "một đường ống rất lớn". Ví dụ, có thể kết hợp hai kênh có độ rộng 10 MHz ở các tần số 800 MHz và 1,8 GHz 14 download by : skknchat@gmail.com Chương 1: Tổng quan về công nghệ mạng 4G/LTE riêng biệt thành một kênh 20 MHz toàn duy nhất, cơ bản tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu khả dụng cho mỗi người dùng. Đó chính là một trong các ưu điểm của công nghệ mới LTE-Advanced.
Hiện tại công nghệ này cho phép các nhà mạng có thể kết hợp tới 5 kênh có độ rộng 20Mhz thành 1 kênh có độ rộng 100Mhz, nhanh hơn 5 lần so với LTE thông thường. Tiếp theo sự tiên phong đầy ấn tượng của SK Telecom, các doanh nghiệp cung cấp LTE-Advanced mới cũng tập trung vào phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp do tốc độ truy cập mạng cao dễ gây ấn tượng với người dùng hơn. Tuy nhiên đây mới chỉ là một phần nhỏ trong số những ưu điểm mà LTE-Advanced mang lại. Bên cạnh phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp kể trên, LTE –Advanced còn có thêm 4 tính năng quan trọng khác so với chuẩn tiền nhiệm.
Đầu tiên là tính năng cho phép các thiết bị di động và trạm phát sóng kết nối gửi nhận dữ liệu với nhau thông qua nhiều an-ten gọi là MIMO. LTE-Advanced cho phép 8 an-ten kết nối cùng lúc thay vì 4 như ở LTE thường. - MIMO: Trong môi trường tín hiệu sóng không ổn định như ở rìa vùng phủ sóng hay trong phương tiện di chuyển tốc độ cao, các an-ten thu phát sẽ kết hợp cùng với nhau để tập trung hướng tín hiệu theo một hướng nhất định. Kiểu điều hướng chùm tia này tăng cường độ tín hiệu nhận được lên nhiều lần mà không cần tăng công suất của nguồn phát.
Mặt khác, nếu tín hiệu mạnh và độ nhiễu ít như khi người dùng ở gần trạm phát sóng, MIMO sẽ được dùng trong việc tăng tốc độ truyền tải dữ liệu, tăng số lượng kết nối. Kỹ thuật này thực chất là một kiểu ghép kênh không gian, cho phép nhiều luồng dữ liệu cùng tần số đi qua cùng một lúc. Ví dụ một trạm phát sóng với 8 an-ten có thể gửi liên tục 8 luồng dữ liệu tới 1 điện thoại có 8 an-ten. Và các luồng dữ liệu này được tiếp nhận từ các góc độ khác nhau với cường độ và thời gian khác nhau, sau đó điện thoại mới tổng hợp và tiến hành xử lý phân tích để chọn ra các luồng dữ liệu cần thiết.
Do vậy, việc ghép kênh không gian có thể tăng số liệu tương ứng với số an-ten có thể kết nối. Như vậy ở trường hợp lý tưởng, 8 an- ten sẽ làm tăng tốc dữ liệu lên tới 8 lần. - LTE-Advanced có khả năng chuyển tiếp: tăng khả năng phủ sóng ở những địa hình phức tạp. Hiện rơ-le chuyển tiếp 15 download by : skknchat@gmail.