HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

HOÀNG VĂN AN
QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LTE CỦA
NOKIA SIEMENS NETWORKS Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2012


dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai. Sự ra đời của
hệ thống di động thứ ba với các công nghệ tiêu biểu như WCDMA hay HSPA là một tất yếu
để có thể đáp ứng được nhu cầu truy cập dữ liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao, băng
thông rộng của người dùng.
Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2G hay 3G vẫn đang hoạt động và phát
triển. Tuy nhiên để đáp ứng được các nhu cầu ngày càng tăng về dịch vụ băng rộng thì các
nhà mạng trên thế giới đã và đang 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 LTE
(Long Term Evolution). Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏ được năng lực
tuyệt vời của công nghệ LTE và khả năng thương mại hóa LTE rộng rãi trên toàn cầu.
Khi triển khai công nghệ LTE sẽ có thể đáp ứng được các dịch vụ băng rộng mọi lúc
mọi nơi trong khi vẫn di chuyển chẳng hạn như: video conference, dịch vụ tương tác chất
lượng cao, xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoại có hình, game trực tuyến, 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 3 (3G) và mạng di động thế hệ thứ 4 (4G).
Hiện tại, nhà cung cấp thiết bị viễn thông Nokia Siemens Networks là người đi đầu
trong việc phát triển và thương mại hóa thiết bị công nghệ LTE hàng đầu thế giới. Đã cung
cấp và triển khai thiết bị công nghệ LTE cho 11 nhà mạng trên thế giới và được đánh giá
cao về chất lượng và hiệu suất mạng đem lại.
Hiện nay, em đang công tác tại công ty Nokia Siemens Networks và cũng chuẩn bị
được cử đi tập huấn và đào tạo về thiết bị 4G LTE. Chính vì vậy, em đã lựa chọn luận văn
nghiên cứu về công nghệ LTE có tên là: “Quy hoạch mạng di động sử dụng công nghệ
LTE của Nokia Siemens Networks” để tìm hiểu sâu hơn về công nghệ và thiết bị của

2

Nokia Siemens Networks phục vụ cho mục đích nghiên cứu và công việc của bản thân tốt
hơn. Luận văn gồm 3 chương chính sau:
Chương I: Tổng quan về công nghệ LTE của Nokia Siemen Network
Chương II:Quy hoạch mạng di động sử dụng công nghệ LTE của Nokia Siemen Network
3

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE CỦA NOKIA
SIEMENS NETWORKS
1.1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động
Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiết bị điện
thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động sau này. Năm 1946,
mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST Louis, bang Missouri của Mỹ.
Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực
thông tin di động. Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di động đã cải thiện một số
nhược điểm mà trước đây chưa làm được.
1.1 Công nghệ LTE của NSN
1.2.1 Cấu trúc mạng LTE của NSN
Kiến trúc mạng LTE khác so với kiến trúc mạng 3G UMTS. Nguyên tắc thiết kế kiến
trúc mạng LTE dựa theo tiêu chuẩn 3GPP TS25.913.
Kiến trúc LTE/EPC được hướng tới để tối ưu hóa hệ thống truyền tải dữ liệu gói.
Không có các thành phần chuyển mạch kênh. Kiến trúc mạng LTE được gọi là kiến trúc
phẳng: chỉ có duy nhất một thành phần mạng trong mặt phẳng người dùng (eNodeB) giữa
mạng vô tuyến và mạng lõi. Thành phần RNC không còn tồn tại trong kiến trúc khi mà
eNodeB thực hiện các chức năng của RNC. Các giao thức vô tuyến được kết cuối tại RNC
trong 3G thì sẽ được kết cuối tại eNodeB trong hệ thống EPS.
1.2.2 Các thành phần trong mạng
eNodeB: eNodeB là thành phần mạng duy nhất nằm ở phía vô tuyến, nó là sự kết hợp
giữa NodeB/RNC trong mạng UMTS và nó cung cấp tất cả các chức năng quản lý vô tuyến
Thực thể quản lý di động(MME): Thành phần báo hiệu trong suốt bên trong EPC

 Kiến trúc phẳng và dựa trên nền gói
 Không có chuyển giao mềm và mềm hơn
 Không cần quy hoạch neighbor
 Công suất tiêu thụ năng lượng của UE giảm
1.4 Một số dòng sản phẩm của NSN

5

Hãng Nokia Siemens Networks có các dòng sản phẩm tương ứng với các thiết bị trong
mạng 4G LTE. Bao gồm:
 Flexi Multiradio BTS
 Flexi Network Server
 Flexi Network Gateway
1.5 Kết luận chương
Trong toàn bộ chương 1 đã giới thiệu qua về quá trình phát triển của mạng di động từ
1G lên đến 4G và xu hướng phát triển tương lai. Ngoài ra nội dung chương 1 còn trình bày
tổng quan về công nghệ LTE của hãng Nokia Siemens Networks bao gồm: kiến trúc mạng,
các thành phần cơ bản trong mạng, giao diện tồn tại trong mạng cùng với việc giới thiệu qua
một số dòng sản phẩm hiện thời mà Nokia Siemens Networks đang cung cấp trên thị trường
viễn thông đó là Flexi NS, Flexi NG và Flexi Multiradio BTS.

Chương 2- QUY HOẠCH MẠNG DI ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ LTE CỦA NOKIA SIMENS NETWORKS
2.1 Khái niệm về quy hoạch mạng
Quy hoạch mạng LTE bao gồm 3 bước chính: định cỡ hay còn gọi là khởi tạo, quy
hoạch chi tiết, vận hành và tối ưu hóa mạng
2.2 Các bước quy hoạch vô tuyến của Nokia Siemens Networks
 Dải tần sử dụng
 Chọn vị trí trạm
 Thiết kế trạm

Mô hình triển khai overlay
Khi công nghệ LTE/SAE đưa ra, thì hướng triển khai đó là sử dụng LTE/SAE như là
một giải pháp overlay. Theo hướng này thì mạng hiện thời sẽ không bị thay đổi khi mà sử
dụng công nghệ mới LTE/SAE.
Mở rộng vùng phủ và dung lượng
LTE có sự thay đổi trong việc nâng cao tốc độ đối với các lưu lượng di động. Kiến trúc
mạng phẳng đã được Nokia Simens Networks chứng minh trong công nghệ 3G bằng công
nghệ Direct Tunnel, sẽ thay đổi kiến trúc kết nối của S/P-GW EPC. Trong quá trình chuyển
giao giữa các hệ thống và trong cùng hệ thống sẽ được cập nhật tới S/P-GW. Điều này sẽ

7

làm tăng lượng báo hiệu cho từng thuê bao. Khi báo hiệu được kết hợp thêm các báo hiệu
dành cho AAA, tính cước, điều khiển chính sách, sẽ làm cho toàn quá trình xử lý tăng lên
đáng kể. Cuối cùng, mật độ thuê bao sẽ rất cao bởi vị kết nối luôn luôn được duy trì, và tăng
theo cấp số nhân khi số thuê bao kết nối vào mạng.
Tính bảo mật trong mạng lõi
Các yêu cầu về bảo mật được phát triển cùng với mạng và LTE/SAE cung đưa ra các
yêu cầu mới cho các mạng lõi phát triển . Các mạng truyền tải được nâng cấp từ mạng dựa
trên ATM và ghép kênh phân chia theo thời gian tới mạng truyền tải trên nền IP. Các kết nối
IP tạo ra nhiều thử thách về vấn đề bảo mật bởi việc quản lý tập trung các luồng lưu lượng.
Các nhà mạng phải bảo vệ khách hàng và bản thân mạng lưới của họ tránh khỏi việc tấn
công từ các hệ thống bên trong và bên ngoài.
2.5 Kết luận chương
Trong chương này đã trình bày về các bước chi tiết trong việc quy hoạch mạng LTE do
Nokia Siemens Networks đưa ra đối với mạng vô tuyến và mạng lõi. Ngoài ra nội dung
chương cũng mô tả các thành phần chi tiết cần phải quy hoạch trong mạng vô tuyến, các
khuyến nghị và yêu cầu trong việc triển khai đồng site với các trạm 2G/3G để tránh được
việc gây nhiễu cho nhau. Chương còn trình bày rõ các chức năng của các thành phần trong
mạng lõi và mô hình triển khai mạng lõi theo kiểu overlay để tận dụng hạ tầng 2G/3G có

4G thống nhất trên toàn thế giới. Tuy nhiên, với sự phát triển rất nhanh chóng của công
nghiệp di động toàn cầu, người tiêu dùng có lẽ đã có thể bắt đầu đặt câu hỏi về sự xuất hiện
của mạng 5G nào đó trong nay mai.
3.1.2 Tình hình triển khai LTE trên thế giới
Tính đến 05/01/2012, đã có 49 nhà mạng đã triển khai và cung cấp dịch vụ di động 4G
LTE. Cụ thể, năm 2009 có 2 nhà cung cấp dịch vụ LTE đầu tiên là TeliaSonera ở Na-Uy và
Thụy Điển. Năm 2010 có 15 nhà cung cấp dịch vụ LTE. Năm 2011 có thêm 29 nhà mạng
LTE. Đầu năm 2012, 3 nhà mạng cung cấp dịch vụ LTE mới là Viva Bahrain, T-Mobile
Hungary và KT Hàn Quốc.
Tổ chức GSA dự báo từ nay đến cuối năm 2012 sẽ có 110 nhà cung cấp dịch vụ LTE
trên hơn 50 nước trên thế giới. Năm 2012 hứa hẹn là năm của công nghệ LTE.

9

3.2 Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ LTE vào Việt Nam
3.2.1 Xu hướng nhu cầu sử dụng tại Việt Nam
Internet là phương tiện thông tin phổ biến nhất tại Việt Nam, tỷ lệ người sử dụng
Internet tại Việt Nam là 31.5 % tại thời điểm tháng 1 năm 2011. Tỷ lệ này khá tương tự với
các quốc gia khác như Trung Quốc, Philippines và Thái Lan.
Tại các khu vực thành thị khoảng hơn 60% dân số có truy cập Internet. Tỷ lệ sử dụng
Internet ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh thậm chí còn cao hơn. Internet thường được
truy cập tại nhà hay nơi làm việc. Nhóm tuổi trẻ thường sử dụng tại dịch vụ Internet công
cộng/quán cà phê nhiều hơn.
3.2.2 Tình hình triển khai LTE tại Việt Nam
Đầu tháng 10/2011 vừa rồi, hãng viễn thông Ericsson Việt Nam đã phối hợp với Cục
Tần số Vô tuyến điện của Bộ Thông tin và Truyền thông trình diễn công nghệ LTE - công
nghệ tiền 4G trước sự chứng kiến của đại diện của Bộ cùng các mạng di động Việt Nam.
Chuyên gia của Ericsson cho biết nếu như tốc độ của dịch vụ ADSL được cung cấp tại
Việt Nam trung bình từ 1,5Mbps -6Mbps đã là băng rộng thì với LTE, thế vẫn chưa là gì.
Công nghệ TD-LTE có tốc độ lý tưởng lên đến 110Mbps với cấu hình 4.1 tương tự như

1800MHz cho cả hai nhà khai thác trên. Cùng với O2, NSN là nhà cung cấp LTE cho tổng
cộng 11 mạng LTE triển khai thương mại.
3.3.2 Triển khai LTE tận dụng hạ tầng GSM sẵn có
Quyết định triển khai LTE thường phụ thuộc vào việc làm thế nào để tìm ra được một
giải pháp với chi phí tối ưu kết hợp cả ba yếu tố: tốc độ dữ liệu, vùng phủ sóng và dung
lượng. Triển khai LTE trên băng tần 1800MHz cung cấp thêm một lợi thế ở những khu vực
đã dùng GSM trên cùng phổ tần.
Các mạng LTE triển khai đầu tiên tập trung vào các băng tần mới như 2.6GHz hoặc phổ
tần 700MHz hoặc 800MHz. Có hơn 30 băng tần đã được xác định cho việc triển khai LTE
và TD-LTE nhưng băng tần 1800MHz được các nhà cung cấp dịch vụ truyền CSP rất quan
tâm. Lí do là các CSP hiện đang khai thác mạng GSM tại băng tần 1800MHz có thể tái sử
dụng anten và cáo anten GSM cho việc triển khai mạng LTE mới. Vùng phủ sóng của một
trạm gốc 1800MHz lớn xấp xỉ gấp hai lần so với vùng phủ của trạm gốc băng tần 2,6Ghz.
Điều đó có nghĩa là việc triển khai LTE tại băng tần 1800MHz có thể được hỗ trợ hoàn toàn
bởi mạng lưới trạm gốc GSM 1800MHz có sẵn.

11

3.3.3 Kinh nghiệm tại Phần Lan
Nhà khai thác Phần Lan Elisa là một ví dụ tuyệt vời. Công ty này đã hợp tác với NSN để
triển khai thử nghiệm LTE 1800 tại khu vực Helsinki từ năm 2010. “Tại Phần Lan băng tần
1800MHz không bị giới hạn vào bất kỳ công nghệ vô tuyến nào, do đó Elisa đã được phê
duyệt kế hoạch triển khai LTE trên băng tần này”. “Chúng tôi có tổng cộng 25MHz phổ tần
trong băng tần này. Lượng băng tần này cho phép chúng tôi cung cấp dịch vụ với vùng phủ
tốt cho các thuê bao trong khu vực thành phố và ngoại thành hiện tại của chúng tôi, đi đôi
với tốc độ dữ liệu rất cạnh tranh ngay trong pha triển khai đầu tiên khi dùng 10MHz đến
20MHz tần số cho LTE. Về lâu về dài, chúng tôi có thể sử dụng tiếp các tần số GSM còn lại
và sau đó sẽ có thể cung cấp tốc độ dữ liệu đỉnh lên tới 150Mbps từ các anten GSM 1800
hiện có của chúng tôi.”
Trong tương lai khi các thuê bao chuyển đổi từ mạng GSM sang HSPA+ và LTE ngày

 Tường lửa
Mạng truy cập: cung cấp giao diện truy cập vô tuyến tới các thuê bao di động.
Thiết bị người dùng: bao gồm các thiết bị hỗ trợ công nghệ LTE
3.5 Kết luận chương
Trong chương này đã trình bày và đưa ra những con số để chỉ rõ được xu hướng sử dụng
Internet ở Việt Nam với sự gia tăng nhanh chóng trong những năm gần đây. Đặc biệt là khu
vực dân số ở các thành phố lớn trong cả nước. Với giá cước 3G ngày càng rẻ đã mở đường
cho sự phát triển Internet qua điện thoại di động, Laptop.
Ngoài ra nội dung chương cũng đã tìm hiểu về tình hình triển khai LTE trên thế giới .
Hiện thời đã có 208 cam kết phát triển mạng LTE ở 80 quốc gia, và 22 mạng LTE đã triển
khai thương mại ở 14 quốc gia như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật, Hàn Quốc…Trong đó Nokia
Siemens Networks là nhà cung cấp thiết bị LTE cho tổng cộng 11 mạng LTE triển khai
thương mại. Nội dung chương cũng tìm hiểu về khả năng ứng dụng công nghệ LTE ở Việt
Nam trong tình hình hiện nay và kết quả đạt được của việc triển khai thử nghiệm LTE của
tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam. Kết quả thu được rất khả quan với những con số
rất ấn tượng về tốc độ và dung lượng mà LTE đem lại, mở ra một xu hướng mới về việc
cung cấp các dịch vụ băng rộng tốc độ cao.
Phần cuối của chương đã trình bày về tình hình triển khai LTE của hãng Nokia Siemens
Networks tại một số các quốc gia trên thế giới, đưa ra các giải pháp triển khai thực tế tận
dụng hạ tầng sẵn có của mạng 2G/3G và cũng trình bày một mạng LTE hoàn chỉnh theo
từng khối khi triển khai thực tế.

13

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sự bùng nổ công nghệ thông tin và truyền thông với những loại hình dịch vụ mới đòi
hỏi dung lượng và tốc độ cao không chỉ trong mạng hữu tuyến và còn cả trong các mạng vô
tuyến hiện này. Tài nguyên phổ tần là có hạn vì vậy để có thể đáp ứng được nhu cầu ngày
càng gia tăng của con người trong việc sử dụng các dịch vụ trên nền vô tuyến thì việc
nghiên cứu, ứng dụng và triển khai các công nghệ mới luôn luôn cần thiết.

Học viên thực hiện Hoàng Văn An