0

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Phạm Phú Kiên NGHIÊN CỨU, KHUYẾN NGHỊ
ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LTE CHO CÁC CÔNG TY
VIỄN THÔNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 1

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Hậu

Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5 G hay 3G vẫn đang phát triển
không ngừng nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trên thế giới đã bắt đầu tiến
hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới có rất nhiều tiềm năng và
có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai. Đó là công nghệ LTE (Long
Term Evolution). Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏ năng lực tuyệt
vời của công nghệ LTE và khả năng thương mại hóa của công nghệ LTE đang đến
rất gần.
Trong tương lai không xa, với LTE người sử dụng có thể truy cập tất cả các
dịch vụ mọi lúc, mọi nơi: Xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại thấy hình,
chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu…với một tốc độ ‘‘siêu tốc’’. Đó
chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ ba (3G) và thế hệ thứ tư (4G).

Tuy còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băng rộng 4G được kỳ vọng sẽ tạo ra
nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng di động hiện nay.
Luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tình hình phát triển mạng 3G/B3G của các công ty Viễn thông
Việt Nam.
Chương này tìm hiểu hiện trạng mạng 3G/B3G của các Công ty Viễn thông Việt
Nam. Các công nghệ mới sẽ được sử dụng trong mạng.
Chương 2: Tổng quát về công nghệ LTE
Chương này giới thiệu về công nghệ LTE, chỉ rõ tính ưu việt của công nghệ.
Trong chương này học viên cũng trình bày so sánh công nghệ LTE với các công
nghệ băng rộng.
Chương 3: Khuyến nghị áp dụng công nghệ LTE cho các công ty Viễn thông
Việt Nam.
Chương này, học viên sẽ trình bày lộ trình phát triển lên công nghệ LTE, vấn đề
chuyển đổi giữa các công nghệ, vấn đề phổ tần số vô tuyến điện…

Khác CDPD, IDEN, PDC, PDS
2G traditional
(2.5G, 2.75G)
GSM/3GPP HSCSD, GPRS, EGDE/EGPRSE
3GPP2 CDMA2000 1x RTT (IS-2000)
Khác WiDEN
3G (IMT-2000) 3GPP
UMTS (UTRAN), WCDMA-
FDD,WCDMA-TDD, UTRA-TDD,
LCL (TD-SCDMA)
4

3GPP2 CDMA2000x1EV-DO (IS-856)
3G Traditional
(3.5G, 3,75G, 3.9G)
3GPP
HSPDA, HSUPA, HSPA+LTE (E-
UTRAN)
3GPP2 EV-DO Rev.A, EV-DO Rev.B
4G (IMT-Advanced)
3GPP LTE Advanced
WiMax IEEE 802.16m
5G Unconfirmed

1.1.1.1 UMTS
Bảng 1.2 Quá trính phát triển các phiên bản 3GPP
Phiên bản
3GPP
Năm ra
đời

- Áp dụng cho LTE
- Áp dụng cấu trúc mạng UMTS (ALL IP)

1.1.1.2. CDMA 2000
CDMA2000 là công nghệ phát triển lên 3G từ họ CDMAOne (IS-95) bởi 3GPP2.
Đây là công nghệ cạnh tranh trực tiếp với công nghệ WCDMA trên thị trường thông
tin di động.
Bảng 1.3 Quá trính phát triển các phiên bản 3GPP2
Gerenations Families Standards
2G 3GPP2 CDMA2000 (IS-95)
2G traditional
(2.5G, 2.75G)
3GPP2 CDMA2000 1x RTT (IS-2000)
3G (IMT-2000) 3GPP2 CDMA2000x1EV-DO (IS-856)
3G Traditional
(3.5G, 3,75G)
3GPP2 EV-DO Rev.A, EV-DO Rev.B

1.1.1.3. MWIF
MWIF là diễn đàn công nghiệp được thành lập vào đầu năm 1999 do các nhà khai
thác 3G tiên phong, các nhà cung cấp thiết bị viễn thông và các nhà cung cấp thiết
bị tương tác với mạng IP. MWIF mong muốn phát triển cấu trúc mạng hoàn toàn IP
cho cả mạng lõi lẫn mạng truy nhập, tạo được tính đối lập hoàn toàn với cấu trúc
3GPP R4. Cấu trúc lõi của MWIF loại bỏ hẳn miền CS, ngoại trừ phần tương thích
qua thiết bị cổng. Cấu trúc MWIF RAN hỗ trợ IP tại trạm gốc, thay cho ATM như
trong 3GPP R4.
1.1.2. Những hạn chế của cấu trúc mạng 3G
Các sơ đồ cấu trúc mạng 3G trình bày trên đều có một số giới hạn nhất định. Xét
theo cấu trúc mạng, UMTS làm tăng gấp đôi các chức năng cho các loại lưu lượng
dự liệu khác nhau, sử dụng nhiều giao thức phức hợp và một giao thức SIP cải biên

UMTS
Đồng nhất điều
khiển cho mọi lưu
lượng
Nhóm các
giao thức
Phức tạp, do IP qua
ATM, chuyển nối
tiếp bằng cách dùng
GTP
Đơn giản hơn cho
dự liệu gói,
Sử dụng IP di
động để quản lý di
động
Đơn giản nhất, toàn
dùng các giao thức
IP quen thuộc
Giá thành thiết
bị định tuyến
Sử dụng vận tải
ATM có thể làm
tăng giá thành so với
IP quen dung
Giá thành có thể
thấp so với UMTS
nếu sử dụng IP
quen thuộc
Có thể là thấp nhất,
do tính kinh tế của

Không có địa chỉ
rõ ràng hoặc chi
tiết
Tính thương
mại
Triển khai diện rộng
tại vài nơi
Triển khai rộng rãi Chưa triển khai
7

1.1.3. Hiện trạng mạng 3G/B3G của các Công ty Viễn thông Việt Nam
Hiện nay, tại Việt Nam băng tần I (2110 - 2170) Mhz đã được chia thành
bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: VIETTEL, VMS, GPC, EVN.
Ba nhà khai thác VMS, GPC, Viettel sử dụng công nghệ GSM. Họ GSM
bao gồm cả công nghệ 2,5G với dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS (General
Packet Radio Service) và công nghệ 2,75G EDGE (Enhanced Data Rates for
GSM Evolution) với việc nâng cao tốc độ truyền dữ liệu cho GSM đã giải quyết
được phần nào nhược điểm trong việc truyền dữ liệu tốc độ thấp của GSM ban
đầu. Với GSM, sự ra đời của công nghệ CDMA băng rộng 3G (WCDMA-UMTS)
và truy nhập gói tốc độ cao HSPA (High Speed Packet Access) là các giải pháp
cho việc nâng cao hiệu năng của mạng. Với công nghệ HSPA, các nhà mạng trên
đã và đang triển khai rộng khắp tại các thành phố lớn: Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh,
Đà Nẵng, Hải Phòng, Nha Trang…
Các mạng EVN Telecom, Sfone sử dụng công nghệ CDMA. Thế hệ thứ 2G
sử dụng công nghệ CDMA2000 (IS-95); Thế hệ 3G/B3G dùng công nghệ
CDMA2000x1EV-DO (IS-856)/ EV-DO Rev.A/ EV-DO Rev.B.
1.2. Các công nghệ mới sẽ được sử dụng trong mạng.


9 Chương 2
TỔNG QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ LTE

2.1. Giới thiệu về công nghệ LTE.
LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển. Các đặc
điểm của LTE bao gồm mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-
UTRAN), giao diện vô tuyến mặt đất UMTS phát triển (E-UTRA), gọi chung là
3GPP LTE E-UTRAN là mạng truy nhập không dây của 3GPP LTE được nâng cấp
cho mạng di động. Thuật ngữ eUTRAN (elvoved UMTS Terrestrial Radio Access
Network) hay E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) đều liên
quan đến LTE. Đó là chuẩn giao diện vô tuyến được phát triển từ các công nghệ

- Giao diện vô tuyến loại chuyển mạch gói.
2.1.1.1 Tốc độ dữ liệu
E-UTRA cho phép tăng tốc độ dữ liệu tức thời theo kích thước phổ tần số được
phân bổ: 1,4; 3; 5; 15 và 20 MHz.
Đối với độ rộng băng thông phân bổ 20 MHz, E-UTRA phải đạt tốc độ dữ liệu
cực đại (đỉnh) 100 Mbit/s (5bit/s/Hz) cho DL và 50 Mbit/s (2,5bit/Hz) cho UL. Cần
nhớ rằng băng thông chiếm dụng của E-UTRA cao hơn 4 lần so với 3G và tốc độ dữ
liệu cực đại phụ thuộc vào loại thiết bị UE.
2.1.1.2 Độ trễ trong mặt phẳng C và U
2.1.1.3 Tốc độ thông qua E-UTRA
2.1.1.4. Hiệu quả sử dụng phổ tần số
2.1.1.5. Hỗ trợ di động
2.1.1.6. Vùng phủ sóng
2.1.1.7. MBMS tăng cường
2.1.1.8. Khai thác phổ tần số
2.1.1.9. Phối hợp hoạt động với 3GPP RAT
2.1.1.10. Cấu trúc mạng và sự chuyển đổi
2.1.1.11. Điều phối tài nguyên vô tuyến RR (Radio Resource)
2.1.1.12. Một số vấn đề phức tạp
2.1.2. Các vấn đề đang nghiên cứu
2.1.3. Lớp các giao thức cho giao diện E-UTRAN
11

2.1.3.1 Kiến trúc giao thức E-UTRAN
2.3. So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax.
2.3.1. LTE và Wimax.
2.3.2. So sánh công nghệ LTE và công nghệ Wimax.
2.3.2.1. Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống LTE và WiMax đều cho phép cải thiện độ trễ, nâng cao dung
lượng và băng thông, với mạng lõi đơn giản, tối ưu hóa lưu lượng IP và dịch vụ. Cả

OFDMA
SC-FDMA

FDMA
OFDMA

OFDMA
OFDMA
Băng tần, MHz
800/900/1800/1900
800, 2620 MHz)
2,11GHz NLOS: 2,11GHz
Băng thông, MHz 5; 3,5; 7; 8,75; 10

5; 10; 20; 40
Tốc độ, Mbit/s
- DL
- UL

288 (4x4)
98 (2x4)

64 (2x2)
28 (2x2)

350 (4x4)
200 (2x4)
Độ di động 350 km/h 120 km/h 350 km/h
Độ trễ
- Truy nhập

FDD
> 25/user/sector
TDD
> 100/user/sector
FDD
> 50/user/sector
TDD

So với 3G LTE, WiMax IEEE 802.16m hứa hẹn có nhiều điểm vượt trội. Xét
trên bình diện kỹ thuật truyền thông không dây thì LTE không có bất cứ một kỹ
thuật cơ bản nào vượt trội WiMax di động. Điểm khác biệt cơ bản của 3G LTE là
sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SC-CDMA cho tuyến ngược, thay vì OFDMA như
trong WiMax. Song nhiều chuyên gia cho rằng sự khác biệt này lại là điểm yếu của
3G- LTE. Thực tế SC-CDMA cho phép cải thiện PAPR (Peak-to-Average-Power
Ratio) ở phía phát cỡ 2 dB, nhưng nó lại làm mất khoảng 2-3 dB về hiệu suất truyền
thông trên kênh truyền có pha đinh ở phía thu. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy
thực tế SC-CDMA cho một hiệu suất trên kênh thấp hơn so với OFDMA.
Lợi thế của WiMax so với 3G LTE là WiMax đã sẵn sàng cho việc triển khai
dịch vụ rộng khắp: Thiết bị mạng đã hoàn thiện, thiết bị đầu cuối sẽ có mặt trong
năm tới, trong khi đó 3G LTE phải đợi thêm vài năm nữa. WiMax cung cấp cả giải
pháp cố định lẫn di động băng rộng với chi phí triển khai thấp, so với chi phí triển
khai mạng 3G LTE hoàn toàn mới. Do vậy WiMax thực sự gây được sự chú ý ở các
nước đang phát triển mà ở đó chưa có 3G, mạng Internet tốc độ cao bằng cáp đồng
DSL chưa phát triển rộng khắp.
So với WiMax, 3G LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng
thuê bao lớn đã có sẵn. Đây là một lợi thế khi triển khai 3G LTE. Đặc biệt là thiết bị
3G LTE tương thích ngược với các mạng di động 2G GSM/GPRS/EDGE và UMTS
13

đang tồn tại. Điều này cho phép các nhà cung cấp mạng 3G LTE có thể triển khai

14 Chương 3
KHUYẾN NGHỊ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ
LTE CHO CÁC CÔNG TY VIỄN THÔNG VIỆT NAM

3.1. Lộ trình phát triển
Con đường tiến tới di động băng rộng tương lai có một vài hướng đi và mỗi
nhà khai thác di động sẽ có thời gian biểu và các lý do cho việc lựa chọn những con
đường đi khác nhau. Tuy nhiên có vẻ tất cả cùng thống nhất một kết quả cuối cùng -
một mạng vô tuyến toàn IP hiệu quả có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, video
và dữ liệu. Việc lựa chọn giao diện vô tuyến phù hợp nhất để tương thích với các
dịch vụ dựa trên nền IP trong tương lai là chìa khóa quan trọng để đạt tới kết quả
đó. Ngoài ra để phù hợp với các mạng lõi và truy nhập của chính họ thì các nhà khai
thác mạng cũng phải lựa chọn chúng sao cho đồng bộ với sự phát triển của các
thành phần vô tuyến khác như thiết bị, các ứng dụng và dịch vụ.
Trong nhiều năm nay một chuẩn di động toàn cầu là một trong những mục tiêu
của ngành viễn thông. Các nhà khai thác theo công nghệ GSM chiếm ưu thế trong
các công nghệ thứ 2 (2G), tuy nhiên vẫn có sự chia sẻ với các mạng phát triển theo
công nghệ CDMA và TDMA (ví dụ như mạng số tổ hợp nâng cao iDEN –
Integrated Digital Enhanced Network). Với việc chuyển đổi sang hệ thống thông tin
di động thế hệ thứ 3 (3G), thì hầu hết các nhà khai thác TDMA được chuyển đổi
theo hướng công nghệ họ GSM. Khi đó ngành thông tin di động chỉ còn phân chia
theo 2 dòng công nghệ họ GSM và CDMA.
Cùng với bước tiếp theo của sự tiến hóa công nghệ mà cơ hội đã xuất hiện cho
một công nghệ chuẩn toàn cầu. Nhiều nhà khai thác phủ sóng dựa trên công nghệ
mà họ tin tưởng sẽ đem lại cho họ và khách hàng của mình nhiều lợi ích nhất. Công
nghệ đó chính là LTE (Long Term Evolution - Tiến hóa lâu dài). Lần đầu tiên trên
thế giới, một chuẩn công nghệ tương lai được mở rộng ở Mỹ, châu Âu, châu Á với

nhiều mạng khác nhau sẽ cùng tồn tại trong phần lớn thời gian của thập kỷ tới.
Michael Thelander, CEO và nhà sáng lập nhóm nghiên cứu tín hiệu (SRG - Signals
Research Group) cho biết: “Ảo hóa toàn bộ nền công nghiệp vô tuyến truyền thống
đang cùng quy về một giao tiếp vô tuyến (LTE), tuy nhiên mọi nhà khai thác đang
hướng tới điều này theo các công nghệ kế thừa khác nhau. Một vài nhà khai thác có
thể bắt đầu chuyển hướng các mạng 2G của họ trong thập kỷ tới, tuy nhiên họ có
16

thể mất hơn một thập kỷ trước khi các mạng 2G ngừng hoạt động ở ít nhất một vài
nơi nào đó và Tôi đã có thể không còn làm việc trong ngành công nghiệp này nữa
trước khi có thể nói về các công nghệ 3G ngày hôm nay.”
Bởi vì để tiến lên LTE sẽ mất khoảng vài năm, do vậy các nhà khai thác di
động có thể vẫn phải nâng cấp các mạng 2G/3G đang tồn tại của mình để không
ngừng cải tiến trải nghiệm băng rộng di động cho khách hàng của mình. Với hơn
3.6 tỷ thuê bao chiếm hơn 89% thị trường di động toàn cầu và 750 mạng tại 219
quốc gia trên toàn thế giới, thì các mạng di động theo họ công nghệ GSM - HSPA
vẫn sẽ là dịch vụ chiếm ưu thế chính cho các khách hàng di động trong 10 năm tiếp
theo ngay cả khi LTE được thương mại hóa. Chris Pearson, Chủ tịch 3G Americas,
nhận định: “Chúng ta có một câu chuyện thú vị. Chúng ta không phải tốt nhất bởi
chúng ta lớn hơn, chúng ta lớn hơn bởi vì chúng ta tốt nhất. Và điều đó được áp
dụng cho toàn bộ sự phát triển của họ công nghệ 3GPP của chúng ta.”
Ngày nay với hơn 85% thị phần băng rộng di động 3G toàn cầu và hơn 1100
chủng loại đầu cuối thương mại hóa được giới thiệu bởi 132 nhà cung cấp và danh
mục đầu tư rõ ràng cho các dịch vụ dữ liệu di động, thì rõ ràng rằng UMTS-HSPA
sẽ vẫn là tác động chủ yếu trong sự phát triển của băng rộng di động ở cả thời gian
tới và cả dự báo cho trong tương lai.
Do mang lại rất nhiều lợi nhuận từ các dịch vụ trên nền công nghệ UMTS-
HSPA nên nhiều nhà khai thác theo họ công nghệ này sẽ vẫn chọn phương án triển
khai HSPA+ cho bước đệm tiếp theo. Đó là giải pháp nâng cấp đơn giản và mở rộng
các mạng HSPA đang tồn tại, HSPA+ hỗ trợ các nhà khai thác di động với việc tăng

AT&T, công ty có được tăng trưởng lợi nhuận dữ liệu hàng năm lên tới 50%
trong 3 năm gần đây, đã bắt đầu triển khai trong phạm vi rộng trên toàn thế giới các
mạng theo công nghệ HSPA tại tần số 850 MHz và 1900 MHz trong năm 2005. Kể
từ sau đó cả mạng HSPA của AT&T và các hệ thống HSPA đã dần được hoàn
thiện.
“Điều tuyệt vời của các công nghệ họ GSM dựa vào các tiêu chuẩn kỹ thuật
3GPP là các thiết bị dành cho công nghệ tương lai vẫn có thể sử dụng được các dịch
vụ của các mạng di động họ công nghệ GSM đang tồn tại trên toàn cầu.” Ông Chris
Pearson giải thích “Ví dụ việc triển khai mới LTE sẽ cho phép chuyển vùng các
mạng GSM - HSPA trên toàn cầu. Vùng phủ sóng GSM - HSPA toàn cầu này là
một tài nguyên mà các công nghệ băng rộng di động mới sẽ còn lâu mới có thể đạt
được thậm chí sau nhiều năm”
18

Rinne cho biết các cuộc bán đấu giá phổ tần tại Mỹ gần đây đã bắt đầu xây
dựng cơ sở cho sự phát triển của LTE. Ví dụ như, AT&T sẽ dùng LTE dựa vào phổ
tần các dịch vụ vô tuyến tiên tiến (AWS - Advanced Wireless Services) 700Mhz và
(1700 - 2100) Mhz mà họ đã thắng thầu. AT&T thông báo rằng họ đã tiến hành thử
nghiệm LTE trong năm 2010 và dự kiến triển khai thương mại hóa vào cuối năm
2011.
“LTE mang lại những lợi ích đáng kể thông qua khả năng thiết kế bán kính phủ
sóng của cell được mở rộng” Rinene nói: “Hiệu suất sử dụng phổ cao kết hợp với
kiến trúc mạng phẳng hơn sẽ giúp các nhà khai thác giảm bớt chi phí vận hành. LTE
cũng có thể sử dụng nhiều dải phổ tần khác nhau, điều này cho phép nhà khai thác
mở rộng trong phạm vi toàn cầu”.
Thelander nhận định LTE sẽ trở thành một công nghệ dữ liệu trung tâm trong
vài năm tới, bởi vậy nó là công nghệ mà các nhà khai thác sẽ sử dụng để tiến hành
cung cấp dịch vụ VoIP, đến khi đó các thiết bị cầm tay LTE sẽ có 2 hoặc thậm chí
là 3 chế độ công tác. Rinne cho biết thêm “Do LTE được thiết kế tương thích
ngược với GSM/UMTS/HSPA, cho nên các nhà khai thác di động như AT&T có

thoại qua giao thức VoIP.
Do các nhà khai thác yêu cầu các giải pháp khác nhau để thích ứng với khách
hàng của mình, nên tốc độ và sự phát triển của LTE sẽ phụ thuộc vào thị trường mà
họ phủ sóng. Rinne cho biết “Họ công nghệ GSM và LTE mang lại cho các nhà
khai thác di động các công cụ và khả năng khác nhau mà không quan tâm tới các
yêu cầu phổ tần hoặc họ ở đâu trong vòng tăng trưởng đó. Và nó cho phép khách
hàng tận hưởng những lợi ích của chuyển vùng toàn cầu, đa dạng dịch vụ và thiết bị
đầu cuối”

20 Hình 3.2: Các bước phát triển của công nghệ băng rộng di động
Tại Việt Nam, các nhà mạng Viettel, VNPT đã tuyên bố thử nghiệm thành công
công nghệ LTE
3.2. Vấn đề chuyển giao giữa các công nghệ.
Các yêu cầu liên quan đến việc triển khai bao gồm các kịch bản triển khai, độ
linh hoạt phổ, trải phổ, sự cùng tồn tại và làm việc với nhau giữa LTE với các công
nghệ truy cập vô tuyến khác của 3GPP như GSM và WCDMA/HSPA .
3.3. Vấn đề phổ tần số vô tuyến điện.
3.3.1. Độ linh hoạt phổ và việc triển khai
Nền tảng cho những yêu cầu về độ linh hoạt phổ là những điều kiện để LTE có
thể được triển khai trên những băng tần IMT-2000 hiện hành, nghĩa là khả năng
cùng tồn tại với các hệ thống đã được triển khai trên những băng tần này, bao gồm
WCDMA/HSPA và GSM.
3.3.2 Phân bố phổ tần số
Lúc đầu, phổ tần số cho LTE là do xu hướng công nghiệp của một số nhà sản
xuất quyết định. Năm 2009: Nhật Bản dùng băng tần số 2,1 GHz.
Giai đoạn trước 2010 châu Âu: 900 MHz; 2,100 GHz và 2,5-2,69 GHz. Giai đoạn
2011 thêm băng tần 1,800 GHz và sau 2012+ thêm dải tần số: 470-854 MHz.