Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động LTE Nội dung trình bày tổng quan hệ thống thông tin di động LTE. Chương 2: Các đặc điểm của LTE-SON Trình bày về các đặc điểm của LTE-SON và các vấn đề gặp phải khi phối hợp các chức năng SON với nhau. Phân loại, phân tích các thông số giám sát và các thông số hoạt động của các chức năng SON khác nhau. Chương 3: Giải pháp xử lý xung đột của các chức năng SON TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 Nội dung chương trình bày các tham số của các chức năng SON, đồng thời phân loại chúng.
Thêm vào đó, khả năng xử lý xung đột của các chức năng SON cũng được trình bày. Chương 4: Phối hợp quá trình tối ưu hóa chuyển giao, cân bằng tải và điều khiển nhập cell Nghiên cứu sự phối hợp của quá trình tối ưu hóa chuyển giao, cân bằng tải và điều khiển nhập cell. Các thuật toán FQLC và Diff_load cũng được trình bày trong chương này. Chương 5: Mô phỏng và đánh giá kết quả Chương này trình bày về chương trình mô phỏng LTE-Sim, xây dựng kịch bản mô phỏng, đánh giá các kết quả mô phỏng.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 13 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE 1.Giới thiệu về công nghệ LTE: Ngày nay, hầu hết các hệ điều hành có xu hướng chuyển tất cả các dịch vụ kết nối chuyển mạch tới một gói chuyển mạch cơ sở hạ tầng IP (Internet Protocol). Điều này được thực hiện trong các nhà khai thác mạng điện thoại cố định trong khi cung cấp cả điện thoại và truy cập Internet. Nhưng trong các mạng không dây, do sự hạn chế băng thông được cung cấp bởi mạng 3G và 3.5G, tất cả các dịch vụ vẫn còn dựa trên kết nối chuyển mạch mạch.
Bên cạnh đó, VoIP (truyền giọng nói trên phương thức IP) triển khai trên điện thoại tăng đáng kể, số lượng dữ liệu đã được chuyển qua giao diện không gian, tức là môt số các cuộc gọi thoại có thể được xử lý đồng thời. Hơn nữa, việc chuyển đổi từ giọng nói qua điện thoại đến IP mang lại rất nhiều lợi ích như mạng rẻ hơn và tích hợp với các ứng dụng trên nền IP khác. Trong khi đó, hạn chế về băng thông truyền của mạng 3G và 3,5G hiện nay đã đặt ra rất nhiều khó khăn trong việc đạt được mục tiêu này. Do đó nó đã được quyết định vào năm 2005 bởi tiêu chuẩn 3GPP để bắt đầu làm việc trên một mạng không dây thế hệ tiếp theo, đó là chỉ dựa trên kết nối chuyển mạch gói.
Nghiên cứu này được thực hiện trong hai chương trình nghiên cứu. Các chương trình LTE tập trung vào thiết kế của mạng vô tuyến mới và cấu trúc giao diện không gian. Sau đó, bắt đầu làm việc trên thiết kế của một cơ sở hạ tầng mạnh lõi mới với chương trình SAE (Service Architecture Evolution). Sau đó chúng được kết hợp thành một chương trình làm việc duy nhất tên là EPS (Evolved Packet System).
Từ thời điểm đó, thuật ngữ "LTE" đã phát triển. Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp. 3GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc độ cao.
Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử dụng có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA. Kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục tiêu cung cấp lưu lượng chuyển mạch gói với dịch vụ chất lượng, độ trễ tối thiểu. Hệ thống sử dụng băng thông linh hoạt nhờ vào mô hình đa truy cập OFDMA và SC-FDMA. Thêm vào đó, FDD (Frequency Division Duplexing) và TDD (Time Division Duplexing), bán song công FDD cho phép các UE có giá thành thấp.
Không giống như FDD, bán song công FDD không yêu cầu phát và thu tại cùng thời điểm. Điều này làm giảm giá thành cho bộ song công trong UE. Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang (Single Carrier Frequency Division multiple AccessSC-FDMA) cho phép tăng vùng phủ tuyến lên làm tỷ số công suất TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 14 đỉnh trên công suất trung bình thấp (Peak-to-Average Power Ratio PAPR) so với OFDMA. Thêm vào đó, để cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh.Yêu cầu thúc đẩy: Nói tóm lại những yêu cầu thúc đẩy sự ra đời của hệ thống LTE là: - Cải thiện các nhược điểm của 3G và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
- Người dùng đòi hỏi tốc độ dữ liệu và chất lượng dịch vụ cao hơn. - Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói. - Tiếp tục nhu cầu của người dùng về giảm giá thành (CAPEX và OPEX). - Giảm độ phức tạp - Tránh sự phân đoạn không cần thiết cho hoạt động của một cặp hoặc không phải một cặp dải thông.
Các giai đoạn phát triển của LTE: - Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung vào phát triển thêm UTRAN và tối ưu cấu trúc truy cập vô tuyến của 3GPP. - Mục tiêu hướng đến là dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần (100Mbps). Tải lên: gấp 2 đến 3 lần (50Mbps).
- Năm 2007, LTE của kỹ thuật truy cập vô tuyến thế hệ thứ 3 –“EUTRA”-phát triển từ những bước khả thi để đưa ra các đặc tính kỹ thuật được chấp nhận. Cuối năm 2008 các kỹ thuật này được sử dụng trong thương mại. - Các kỹ thuật OFDMA được sử dụng cho đường xuống và SC-FDMA được sử dụng cho đường lên. Mục tiêu của LTE: - Tốc độ dữ liệu cao.
- Công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu 1. Các đặc tính cơ bản của LTE: - Hoạt động ở băng tần: 700 MHz-2,6 GHz. - Tốc độ: + DL: 100Mbps( ở BW 20MHz) + UL: 50 Mbps với 2 aten thu một anten phát. - Độ trễ: nhỏ hơn 5ms.
- Độ rộng BW linh hoạt :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20 MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không. - Tính di động: Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng tần. - Phổ tần số: + Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 15 + Độ phủ sóng từ 5-100 km. + Dung lượng 200 user/cell ở băng tần 5Mhz. - Chất lượng dịch vụ : + Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. + VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS.
- Liên kết mạng: + Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo. + Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại. + Chi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm. Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP.
Trong thực tế, hiệu suất thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sự lựa chọn cho phổ tần của chính nó. Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến lược hấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có thể cung cấp vùng bao phủ khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải tần được sử dụng nào của 3GPP. Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 (1.9-2 GHz) và dải mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850-900 MHz, 1800 MHz, phổ AWS (1.1 GHz)… Băng tần chỉ định dưới 5MHz được định nghĩa bởi ITU thì phù hợp với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ cực cao.
Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sản xuất phát triển LTE trong những băng tần đã tồn tại của họ. Các thông số lớp vật lý của LTE: Bảng 1.1: Các thông số lớp vật lý LTE Đa truy cập phân chia theo tần số trực Uplink giao đơn sóng mang (SC-FDMA) Kỹ thuật truy cập Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Downlink (OFDMA) 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, Băng thông 20MHz Thời gian tối thiểu 1ms Khoảng cách sóng mang con 15 KHz Chiều dài CP Ngắn 4.7µs TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.7 µs Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM 1 lớp cho UL/UE Ghép kênh không gian Lên đến 4 lớp cho DL/UE Sử dụng MU-MIMO cho UL và DL Bảng 1.2: Tốc độ đạt đỉnh của LTE theo lớp Lớp 1 2 3 4 5 Tốc độ đạt đỉnh DownLink 10 50 100 150 300 Mbps UpLink 5 25 50 50 75 Dung lượng cho các chức năng lớp vật lý Băng thông RF 20MHz Điều chế DownLink QPSK, 16QAM, 64QAM UpLink QPSK, 16QAM QPSK, 16QAM, 64QAM 1. Dịch vụ của LTE: Qua việc kết nối của đường truyền tốc độ rất cao, băng thông linh hoạt, hiệu suất sử dụng phổ cao và giảm thời gian trễ gói, LTE hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng hơn. Đối với khách hàng, sẽ có thêm nhiều ứng dụng về dòng dữ liệu lớn, tải về và chia sẻ video, nhạc và nội dung đa phương tiện.
Tất cả các dịch vụ sẽ cần lưu lượng lớn hơn để đáp ứng đủ chất lượng dịch vụ, đặc biệt là với mong đợi của người dùng về đường truyền TV độ rõ nét cao. Đối với khách hàng là doanh nghiệp, truyền các tập tin lớn với tốc độ cao, chất lượng video hội nghị tốt…LTE sẽ mang đặc tính của “Web 2.0” ngày nay vào không gian di động lần đầu tiên. Dọc theo sự bảo đảm về thương mại, nó sẽ băng qua những ứng dụng thời gian thực như game đa người chơi và chia sẻ tập tin.