Tài liệu Nghiên cứu về đề xuất phương án quy hoạch lại băng tần 700mhz dành cho imt tại việt nam

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------------- BÙI MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH LẠI BĂNG TẦN 700MHZ DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – 2018 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- BÙI MINH ĐỨC NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH LẠI BĂNG TẦN 700MHZ DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. LÊ NHẬT THĂNG Th.S. NGUYỄN ANH TUẤN HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Bùi Minh Đức ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn gia đình, người thân đã luôn bên cạnh trong và là nguồn động lực lớn lao để tôi làm việc và học tập. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Nhật Thăng, công tác tại Khoa Đào tạo Sau Đại học, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông và thầy Th.S. Nguyễn Anh Tuấn, công tác tại Cục Tần số, Bộ Thông tin và Truyền thông, đã luôn hướng dẫn tận tình trong quá trình làm luận văn. Đồng thời cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2018 Bùi Minh Đức iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... I LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................II DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT ........................................... V DANH SÁCH HÌNH VẼ..................................................................................... VIII DANH SÁCH BẢNG BIỂU .................................................................................. IX MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT.... 2 1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) IMT-2000 ................................2 1.1.1. Khái quát trình hình thành và phát triển của hệ thống IMT-2000 ............2 1.1.2. Những đặc điểm chính của hệ thống IMT-2000.........................................3 1.1.3. Những tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống IMT-2000 ...............................5 1.2. Công nghệ vô tuyến di động thế hệ thứ 4 (4G) IMT-Advanced ......................6 1.2.1. Khái quát về LTE........................................................................................6 1.2.2. Khái quát về LTE-Advanced ......................................................................8 1.3. Kết luận chương 1 ..........................................................................................10 CHƯƠNG 2: QUY HOẠCH BĂNG TẦN 700MHZ CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT TRÊN THẾ GIỚI .............................................................................. 11 2.1. Khuyến nghị của Liên minh Viễn thông Quốc tế - ITU ................................11 2.2. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại khu vực Châu Á Thái Bình Dương (APT 700) ..................................................................................................13 2.3. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại Châu Âu (CEPT 700) ..............14 2.4. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz tại Hoa Kỳ ....................................16 2.5. Quy hoạch và sử dụng băng tần 700 MHz cho IMT tại một số quốc gia trong khu vực và trên thế giới .........................................................................................17 2.6. Kết luận chương 2 ..........................................................................................18 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ CAN NHIỄU ĐỐI VỚI DỊCH VỤ IMT SỬ DỤNG BĂNG TẦN 700 MHZ ............................................................................................ 20 iv 3.1. Đánh giá khả năng can nhiễu giữa truyền hình số mặt đất sử dụng băng tần 470-694 MHz và dịch vụ IMT sử dụng băng 700MHz .........................................20 3.2. Đề xuất các điều kiện kỹ thuật đảm bảo không xảy ra can nhiễu giữa dịch vụ IMT sử dụng băng 700MHz và các dịch vụ sử dụng băng tần khác. ....................23 3.2.1. Can nhiễu từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE.............................23 3.2.2. Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài trời và trong nhà ............................................................................................................29 3.3. Kết luận chương 3 ..........................................................................................35 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH BĂNG TẦN 700MHZ DÀNH CHO IMT TẠI VIỆT NAM ...................................................................... 36 4.1. Thực trạng sử dụng và quy hoạch băng tần 694-806 MHz tại Việt Nam ......36 4.2. Đề xuất một số phương án quy hoạch băng tần 694-806 MHz cho thông tin di động IMT tại Việt Nam .....................................................................................37 4.2.1. Nguyên tắc đề xuất quy hoạch .................................................................37 4.2.2. Các phương án quy hoạch lại băng tần 700 MHz ...................................38 4.3. Phân tích, đánh giá và đề xuất lựa chọn phương án quy hoạch băng tần 694806 MHz cho thông tin di động IMT phù hợp cho Việt Nam...............................43 4.3.1. Phương án quy hoạch băng tần 700MHz phù hợp với Việt Nam ............43 4.3.2. Phương án quy hoạch lại băng tần 700MHz kết hợp băng tần 800MHz tại Việt Nam .......................................................................................................44 4.4. Kết luận chương 4 ..........................................................................................50 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 52 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 53 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 3GPP 3rd Generation Partnership Project Hiệp hội viễn thông 3GPP (dự án đối tác thế hệ thứ 3) ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động Access Stratum Truy cập lớp không khí AWS Advanced Wireless Services Thông tin vô tuyến cải tiến BBU Baseband Unit Khối xử lý băng gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao kết hợp với mã kênh DVB-C Digital Video Broadcasting Cable Quảng bá video truyền hình cáp DVB-S Digital Video Broadcasting Satellite Quảng bá video truyền hình số vệ tinh DVB-T Digital Video BroadcastingTerrestrial Quảng bá video truyền hình số mặt đất Extended Coverage-GSM GSM vùng phủ mở rộng EGSM Extended GSM GSM mở rộng EIRP Effective Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu HARQ Hybrid Automatic Repeat Request yêu cầu lặp lại tự động kết hợp I/N Interference to Noise Tỷ số công suất tín hiệu can nhiễu trên công suất tạp âm IEC International Electrotechnical Commission Ủy ban Kỹ thuật điện tử quốc tế IMT International Mobile Thông tin di động băng rộng tiêu Từ viết tắt AS CDMA EC-GSM vi Telecommunciations chuẩn quốc tế International Mobile Telecommunications 2000 Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu 2000 International Mobile Telecommunications Advanced Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu tiên tiến IoT Internet of Things Kết nối Internet vạn vật ISO International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn LTE-A Long Term Evolution Advanced Tiến hóa dài hạn tiên tiến LTE-M Long Term Evolution for Machines Kết nối LTE cho vạn vật MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra Non-Access Stratum Tầng lớp phòng không truy cập NB-IoT Narrow Band-Internet of Things IoT băng hẹp OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân tần trực giao PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ dữ liệu gói PDUs Packet Data Units Các đơn vị dữ liệu gói PHY Physical layer Lớp vật lý QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc Quality of Service Chất lượng dịch vụ Quadrature phase-shift keying Điều chế pha tín hiệu số RFU Radio Frequency Unit Khối cao tần RLC Radio Link Control Kiểm soát liên kết vô tuyến RRC Radio Resource Control Kiểm soát tài nguyên vô tuyến RRU Remote Radio Unit Khối điều khiển vô tuyến SNR Signal Noise Rate Tỷ lễ nhiễu tín hiệu IMT-2000 IMT-A NAS QoS QPSK vii Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian User Equipment Thiết bị người dùng UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng TDD UE viii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1 Phương án quy hoạch A5 ...........................................................................11 Hình 2.2 Phương án quy hoạch A8 ...........................................................................12 Hình 2.3 Phân chia song công theo tần số FDD .......................................................13 Hình 2.4 Phân chia song công theo thời gian TDD .................................................14 Hình 2.5 Phương án quy hoạch băng tần CEPT 700 ................................................14 Hình 2.6 Quy hoạch băng tần 700/800 MHz cho IMT tại Châu Âu .........................15 Hình 3.1 Các cell của DVB-T và LTE [8] ................................................................21 Hình 3.2 Can nhiễu giữa trạm gốc LTE và máy phát DVB-T ..................................22 Hình 3.3 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T ở ngoài trời ...22 Hình 3.4 Can nhiễu từ máy thu LTE tới DVB-T ở trong nhà ...................................23 Hình 3.5 Mặt nạ phát xạ phổ tần trạm DVB-T .........................................................25 Hình 3.6 Receiver blocking mask của trạm gốc LTE ...............................................26 Hình 4.1 Số mạng LTE thương mại và số quốc gia đã ấn định các khối băng tần theo phương án APT700-FDD ..................................................................................39 Hình 4.2 Số loại thiết bị LTE hỗ trợ APT 700 – FDD ..............................................39 ix DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Sắp xếp kênh theo băng tần 700 MHz ......................................................23 Bảng 3.2 Các tham số của DVB-T ...........................................................................24 Bảng 3.3 Các đặc tính cơ bản của trạm gốc LTE......................................................25 Bảng 3.4 Các đặc tính của UE ..................................................................................27 Bảng 3.5 Các tham số tín hiệu nhiễu DTT và LTE...................................................30 Bảng 3.6 Tham số ngân sách liên kết ở băng tần 700 MHz .....................................31 Bảng 3.7 Khoảng cách tối thiểu giữa UE và máy thu DTT ......................................35 1 MỞ ĐẦU Hiện nay với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, lĩnh vực thông tin di động hay các dịch vụ viễn thông đang là đòn bẩy chính để phát triền kinh tế xã hội, phục vụ nhu cầu đa dạng và không ngừng tăng lên của con người. Nhưng nguồn tài nguyên tần số là hữu hạn và vô cùng đắt đỏ nên việc sử dụng sao cho hợp lý là vấn đề đang được đặt ra. Việt Nam đang ở trong lộ trình số hóa (2011-2020) và sẽ chuyển đổi hoàn toàn từ công nghệ tương tự (analog) sang công nghệ số (digital). Sau khi số hoá toàn bộ sẽ giải phóng một phần băng tần UHF(470-806) MHz để phát triển dịch vụ thông tin di động IMT-2000 (3G), IMT-A (4G/LTE/LTE-A) và các dịch vụ vô tuyến điện khác. Quy hoạch lại băng tần 700MHz là vấn đề rất cấp thiết hiện nay, để tạo điều kiện cho thị trường viễn thông Việt Nam phát triển lành mạnh, cạnh tranh công bằng phù hợp và hài hòa với các quốc gia khác trên thế giới. Trên cơ sở đó, luận văn này xin đưa ra các phân tích và phương án quy hoạch cho băng tần 700MHz. Từ đó, có đề xuất quy hoạch phù hợp nhất cho Việt Nam. Luận văn bao gồm 4 chương, cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động IMT Chương 2: Quy hoạch băng tần 700MHz cho thông tin di động IMT trên thế giới Chương 3: Đánh giá can nhiễu đối với dịch vụ IMT sử dụng băng tần 700 MHz Chương 4: Đề xuất phương án quy hoạch băng tần 700MHz dành cho IMT tại Việt Nam 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT 1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) IMT-2000 1.1.1. Khái quát trình hình thành và phát triển của hệ thống IMT-2000 Giữa thập niên 1980, Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU đã thành lập một nhóm nghiên cứu để nghiên cứu về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 của mình là Hệ thống Thông tin Di động Mặt đất Tương lai. Sau hơn 10 năm phát triển, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống thông tin di động của mình thành Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm 2000, IMT-2000. Mục đích của IMT – 2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào những năm 2000. 3G mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin nhắn dạng văn bản), tải xuống âm thanh và hình ảnh với băng tần cao. Các ứng dụng 3G thông dụng gồm: hội nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi và nhận e-mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video và MP3; thay cho modem để kết nối đến máy tính xách tay hay PDA và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao… IMT – 2000 mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép nhiều phương tiện thông tin có thể cùng hoạt động, từ các phương tiện truyền thống cho đến các phương tiện hiện đại và các phương tiện truyền thông đã có trong tương lai. Vào năm 1999, ITU thông qua năm giao diện vô tuyến sử dụng IMT – 2000. Đó là các giao diện: - IMT – DS (Direct Spead) – Trải phổ trực tiếp: còn được biết đến với tên WCDMA hay UTRA – FDD và được sử dụng trong UMTS. - IMT – MC (Multi Carrier) – Đa sóng mang: còn được gọi là CDMA2000. 3 - IMT – TD (Time Division) – Phân chia theo thời gian: bao gồm TD – CDMA và TD – SCDMA, cả hai đều được chuẩn hóa để sử dụng trong UMTS. - IMT – SC (Single Carrier) – Đơn sóng mang: còn được gọi là UWC – 136 hoặc EDGE. - IMT – FT (Frequency Time): còn được gọi là DECT. Trong 5 giao diện này, IMT – DS (hay UMTS) và IMT – MC (hay CDMA2000) được coi là hai chuẩn chính. UMTS được phát triển ở châu Âu và là thế hệ sau của GSM. CDMA2000 là thế hệ sau của cdmaOne và được phát triển ở Mỹ. 1.1.2. Những đặc điểm chính của hệ thống IMT-2000 a) Một số yêu cầu của mạng thông tin di động 3G - Hệ thống thông tin di động ba xây dựng trên tiêu chuẩn IMT-2000. Với các tiêu chuẩn sau: - Sử dụng dải tần quy định Quốc Tế: - Đường lên : 1885 – 2025 MHZ . - Đường xuống :2110 – 2200 MHZ . - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến. - Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến . - Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông . - Sử dụng được trong các môi trường khác nhau : - Công sở , ngoài đường , vệ tinh ….. - Có thể hỗ trợ được các dịch vụ khác: - Môi trường ảo . - Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện . - Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới ra . b) Các tiêu chí chung để xây dựng IMT – 2000 bao gồm: - IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng và các ứng dụng trên một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động. 4 - Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đường lên: 1885 – 2025 MHz; đường xuống: 2110 -2200 MHz. IMT-2000 hỗ trợ tốc độ đường truyền cao hơn: tốc độ tối thiểu là 2Mbps cho người dùng trong văn phòng hoặc đi bộ, 348Kbps khi di chuyển trên xe. - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến: + Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến. + Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động, thoại, dữ liệu, Internet đến các dịch vụ đa phương tiện. - Có thể hỗ trợ các dịch vụ như: + Các phương tiện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di động các nhân và chuyển mạng toàn cầu + Đảm bảo chuyển mạng quốc tế cho phép người dùng có thể di chuyển đến bất kỳ quốc gia nào cũng có thể sử dụng một số điện thoại duy nhất. + Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói. - Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. - Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit R như sau: + Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s + Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s + Vùng 2: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s + Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s. c) Tính linh hoạt Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành công nghiệp điện thoại di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, các nhà khai thác không muốn phải hỗ trợ giao diện và công nghệ khác. Điều này chắc chắn sẽ cản trở sự phát triển của 3G trên toàn thế giới. IMT-2000 hỗ trợ vấn đề này, bằng cách cung cấp hệ thống có tính linh hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ và ứng 5 dụng cao cấp. IMT-2000 hợp nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMTSC, IMT-FT) về giao tiếp sóng dựa trên ba công nghệ truy cập khác nhau (FDMA Đa truy cập phân chia theo tần số, TDMA - Đa truy cập phân chia theo thời gian và CDMA - Đa truy cập phân chia theo mã). Dịch vụ gia tăng trên toàn thế giới và phát triển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ. d) Tính kinh tế Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết định gia tăng số lượng người dùng và các nhà khai thác. e) Tính tương thích Các dịch vụ trên IMT-2000 có khả năng tương thích với các hệ thống hiện có. Chẳng hạn, mạng 2G chuẩn GSM sẽ tiếp tục tồn tại một thời gian nữa và khả năng tương thích với các hệ thống này phải được đảm bảo hiệu quả và liền mạch qua các bước chuyển. f) Thiết kế theo modul Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộng dễ dàng để phát triển số lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấp nhất. 1.1.3. Những tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống IMT-2000 Các hệ thống thông tin di động thứ hai gồm: GSM, IS – 136, IS – 95 CDMA và PDC. Trong qúa trình thiết kế các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai đã được các cơ quan tiêu chuẩn hoá của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương thích. Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy nhập vô tuyến của thành phần mặt đất của các hệ thống IMT-2000, bao gồm: - IMT-2000 CDMA Direct Spread (trải phổ trực tiếp), thường được biết dưới tên WCDMA. - IMT-2000 CDMA Multi-Carrier (nhiều sóng mang), đây là phiên bản 3G của hệ thống IS-95 (hiện nay gọi là cdmaOne) - IMT-2000 CDMA TDD 6 - IMT-2000 TDMA Single-Carrier (một sóng mang), các hệ thống thuộc nhóm này được phát triển từ các hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+ (được gọi là EDGE). - IMT-2000 FDMA/TDMA (thời gian tần số), đây là hệ thống các thiết bị kéo dài thuê bao số ở châu Âu. - IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (thường được biết dưới tên WiMAX di động). Mỗi tiêu chuẩn trong sáu tiêu chuẩn công nghệ nêu trên đều được các công ty lớn và một số quốc gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ và ra sức vận động. Các tiêu chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việc chiếm lĩnh thị trường thông tin di động. Trong đó chỉ có 3 công nghệ được biết đến nhiều nhất và phát triển thành công là WCDMA, CDMA 2000 1x EV-DO và WiMAX di động. 1.2. Công nghệ vô tuyến di động thế hệ thứ 4 (4G) IMT-Advanced 1.2.1. Khái quát về LTE LTE có thể được gọi với cái tên không chính thức là 3,9G. LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA ở đường xuống. Ở đường lên, LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng mang SC-FDMA. a) Một số tính năng của LTE: - Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz: Tải xuống 100 Mbps; Tải lên 50 Mbps. - 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; Tải lên: gấp 2 đến 3 lần. - Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h. Vẫn hoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h. Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần) 7 - Băng tấn sử dung: LTE có thể được triển khai ở nhiều băng tần khác nhau như ở tần số 700Mhz, 900Mhz, 1800Mhz, 1900Mhz, 2300Mhz… - Các chỉ tiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ tróng 5km, giảm chút ít trong phạm vi đến 30km. Từ 30-100km thì không hạn chế. - Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.4Hz, 3MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không. - LTE cung cấp các tốc độ dữ liệu cao hơn cho cả đường lên và đường xuống. - Ngoài làm tăng tốc độ số liệu thực LTE còn làm giảm trễ gói. - Tăng cường giao diện không gian cho phép tăng tốc độ số liệu. LTE được xác định trên mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới dựa trên công nghệ OFDM cho đường xuống và SC-FDMA cho đường lên. - Hiệu quả sử dụng phổ tần cuả OFDM được nâng cao nhờ sử dụng kỹ thuật điều chế bậc cao 64QAM. Mã hóa turbo, mã hóa xoắn cùng với các kỹ thuật vô tuyến bổ xung như kỹ thuật MIMO kết quả là thông lượng trung bình tăng lên 5 lần so với HSPA. - Môi trường toàn IP. LTE là sự chuyển dịch tới mạng lõi toàn IP với giao diện mở và kiến trúc đơn giản hóa. Đây là bước chuyển đổi của 3GPP tù hệ thống mạng lõi đang tồn tại kết hợp song song trước đó la chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sang mạng lõi chi sử dụng chuyển mạch gói. b) Kiến trúc mạng LTE - Một kiến trúc phẳng là cần thiết, kiến trúc phẳng với ít nút tham gia sẽ làm giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất. Bắt đầu từ phiên bản 7, 3GPP đã phát triển ý tưởng đường hầm trực tiếp cho phép mặt phẳng người dùng bỏ qua SGSN. - Kiến trúc mạng LTE được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch gói với tính di động linh hoạt, chất lượng dịch vụ (QoS) và độ trễ tối thiểu. Một phương pháp chuyển mạch gói cho phép hỗ trợ tất cả các dịch 8 vụ bao gồm cả thoại thông qua các kết nối gói. Kết quả là trong một kiến trúc phẳng hơn, rất đơn giản chỉ với 2 loại nút cụ thể là nút B phát triển (eNB) và phần tử quản lý di động/cổng (MME/GW). Điều này hoàn toán trái ngược với nhiều nút mạng trong kiến trúc mạng phân cấp hiện hành của hệ thống 3G. Một thay đổi lớn nữa là phần điều khiển mạng vô tuyến (RNC) được loại bỏ khỏi đường dữ liệu và chức năng của nó hiện nay được thành lập ở eNB. Một số ích lợi của một nút duy nhất trong mạng truy nhập là giảm độ trễ và phân phối của việc xử lý tải RNC vào nhiều eNB. Việc loại bỏ RNC ra khỏi mạng truy nhập có thể một phần do hệ thống LTE không hỗ trợ chuyển giao mềm.. 1.2.2. Khái quát về LTE-Advanced LTE-A là sự tiến hóa của công nghệ LTE, công nghệ dựa trên OFDMA này được chuẩn hóa bởi 3GPP trong phiên bản (Release) 8 và 9. LTE-Advanced, dự án được nghiên cứu và chuẩn hóa bởi 3GPP vào năm 2009 với các đặc tả được mong đợi hoàn thành vào quí 2 năm 2010 như là một phần của Release 10 nhằm đáp ứng hoặc vượt hơn so với những yêu cầu của thế hệ công nghệ vô tuyến di động thứ 4 (4G) IMT-Advance được thiết lập bởi ITU. LTE Advance sẽ tương thích ngược và thuận với LTE, nghĩa là các thiết bị LTE sẽ hoạt động ở cả mạng LTE-Advance mới và các mạng LTE cũ. ITU đã đưa ra các yêu cầu cho IMT-Advance nhằm tạo ra định nghĩa chính thức về 4G. Thuật ngữ 4G sẽ áp dụng trên các mạng tuân theo các yêu cầu của IMT-Advance xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134. Một số yêu cầu then chốt bao gồm: - Hỗ trợ độ rộng băng tần có thể lên đến 40 MHz. - Khuyến khích hỗ trợ các độ rộng băng tần rộng hơn. - Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu là 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4×4). - Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu là 6.75 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4×4). - Tốc độ thông lượng lý thuyến là 1,5 Gb/s. 9 Hiện tại chưa có công nghệ nào đáp ứng những yêu cầu này. Điều này thách thức những công nghệ mới như LTE-Advanced và IEEE 802.16m. Một số công ty, tổ chức cố gắng dán nhãn các phiên bản hiện tại của WiMAX và LTE là 4G nhưng điều này chỉ chính xác đối với phiên bản tiến hóa của các công nghệ trên. LTE-A thực chất chỉ là bản nâng cấp của LTE nhằm hướng đến thỏa mãn các yêu cầu của IMT- Advanced. Việc nâng cấp này được thể hiện ở chỗ các công nghệ đã được sử dụng trong LTE thì vẫn sử dụng trong LTE-A (OFDMA, SC- FDMA, MIMO, AMC, Hybrid ARQ…). Tuy nhiên có một số cái tiến để phát huy tối đa hiệu quả của chúng như MIMO tăng cường, với cấu hình cao hơn (8x8 MIMO)… Đồng thời LTE-A còn được ứng dụng thêm nhiều kỹ thuật mới để nâng cao đặc tính của hệ thống như: - Carrier aggregation (tổng hợp sóng mang). - Multi- antenna enhancement (đa ăng ten cải tiến). - Relays (trạm chuyển tiếp). - Heterogeneous Network (mạng không đồng nhất). - Coordinate multipoint (phối hợp đa điểm). Bằng việc áp dụng nhiều giải pháp kỹ thuật công nghệ mới như trên, LTE-A có các đặc tính cao hơn hẳn so với LTE về nhiều mặt(tốc độ, băng thông, hiệu suất sử dụng phổ, độ trễ xử lý…). a) Kiến trúc mạng LTE-Advanced - Phần lõi chính của kiến trúc E-UTRAN là Node B phát triển (eNodeB), cung cấp giao diện vô tuyến với mặt phẳng người sử dụng và mặt phẳng điều khiển kết cuối hướng đến UE. Giao diện kết nối các eNodeB với nhau được gọi là giao diện X2. Ngoài ra, 3GPP cũng xem xét đến các nút chuyển tiếp (relay) và cách thức chuyển tiếp phức tạp cho việc mở rộng hiệu năng mạng. Mục tiêu của công nghệ mới này là tăng vùng phủ, tốc độ dữ liệu cao hơn và hiệu năng QoS tốt hơn và công bằng hơn đối với những người sử dụng khác nhau. eNode B cung cấp E-UTRAN với những giao thức kết cuối mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng người sử dụng cần thiết, bao gồm có PDCP (giao