4g cho viettel mobile

8/3/2019 4G Cho Viettel Mobile

http://slidepdf.com/reader/full/4g-cho-viettel-mobile 1/73

http://www.ebook.edu.vn




LỜ I MỞ ĐẦU

Tr ướ c sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các dịch vụ số liệu, tr ướ c xu hướ ng tích

hợ p và IP hoá đã đặt ra các yêu cầu mớ i đối vớ i công nghiệ p Viễn Thông di động. Mạng

thông tin di động thế hệ ba ra đờ i đã khắc phục đượ c các nhượ c điểm của các mạng thông

tin di động thế hệ tr ướ c đó. Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhượ c điểm như:

Tốc độ truyền dữ liệu lớ n nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng đượ c yêu cầu ngày càng cao

của ngườ i dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thờ i gian thực như hội nghị truyền hình là

chưa cao, r ất khó trong việc download các file dữ liệu lớ n,…chưa đáp ứng đượ c các yêu

cầu như: khả năng tích hợ p vớ i các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính

mở của mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mớ i vào mạng sẽ gặ p r ất nhiều vấn đề do tốc

độ mạng thấ p, tài nguyên băng tần ít,…

Trong bối cảnh đó ngườ i ta đã chuyển hướ ng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di

động mớ i có tên gọi là 4G. Sự ra đờ i của hệ thống này mở ra khả năng tích hợ p tất cả các

dịch vụ, cung cấ p băng thông r ộng, dung lượ ng lớ n, truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấ p

cho ngườ i sử dụng những hình ảnh video màu chất lượ ng cao, các trò chơ i đồ hoạ 3D linh

hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cuối dung lượ nglớ n, các dich vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nền tảng phần mềm công cộng

mang đến các chươ ng trình ứng dụng download, công nghệ truy nhậ p vô tuyến đa mode, và

công nghệ mã hoá media chất lượ ng cao trên nền các mạng di động.

Hiện nay thị tr ườ ng di động Việt Nam đượ c đánh giá là tăng tr ưở ng đứng thứ 2 trên

thế giớ i sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng tăng, nhu cầu về việc sử dụng các dịch

vụ và các dịch vụ đa phươ ng tiện ngày càng cao và càng đòi hỏi cao hơ n trong tươ ng lai.

Do đó việc nghiên cứu một công nghệ mớ i để đáp ứng các nhu cầu thị tr ườ ng trong tươ ng

lai là r ất cần thiết.Hiện nay Viettel đã đưa vào sử dụng GPRS để đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ

dữ liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ chủ yếu của GPRS như: WAP, truy

nhậ p Internet có hai phươ ng thức là truy nhậ p gián tiế p và truy nhậ p tr ực tiế p, dịch vụ nhắn

tin đa phươ ng tiện, video, xem các đoạn phim tải về, xem video tr ực tuyến. Ngoài ra còn có

dịch vụ thươ ng mại điện tử di động, dịch vụ ngân hàng, quảng cáo trên điện thoại di

động…do giá cướ c còn cao nên các loại bao có thuê nhậ p trung bình và cao. Dựa trên nhu

cầu thị tr ườ ng Việt Nam, hiện tại chúng ta thấy r ằng nhu cầu chính trong thông tin di động

vẫn là dịch vụ thoại truyền thống, dịch vụ dữ liệu cũng bắt đầu tăng tr ưở ng, theo dự đoán




tổng số thuê bao có nhu cầu dịch vụ dữ liệu chiếm khoảng 50% vào năm 2010. Vớ i đờ i

sống thu nhậ p ngày càng cao của ngườ i dân, nhu cầu các dịch vụ chất lượ ng tốt ngày càng

lớ n, thì mạng di động Viettel ngày càng phải nâng cấ p để đáp ứng đượ c các nhu cầu này.Mặt khác, xu hướ ng chung trên thế giớ i là hội tụ tất cả các mạng viễn thông lại vớ i nhau.

Do đó, yêu cầu phát triển mạng thông tin di động lên thế hệ 4G có tốc độ cao, sử dụng “all

IP” có khả năng tích hợ p vớ i các mạng khác là yêu cầu tất yếu của mạng di động Viettel.

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động di động Viettel

Mobile” đượ c đưa ra không chỉ nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu các dịch vụ mà nó đáp

ứng mà còn cố gắng đưa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng di động của

Viettel.Vớ i mục đích đó đề tài nghiên cứu của chúng tôi dượ c chia làm 4 chươ ng:Chươ ng 1: Xu hướ ng phát triển công nghệ và dịch vụ của các mạng di động

Chươ ng 2: Mô hình cấu trúc mạng 4G

Chươ ng 3: Dịch vụ và chất lượ ng dịch vụ trong mạng 4G

Chươ ng 4: Lộ trình tiến lên mạng thông tin di động 4G cho Viettel Mobile

Vớ i việc triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động di

động Viettel Mobile” , Viettel đã mở ra một cơ hội mớ i, động lực mớ i cho sự phát triển

công nghệ mạng cũng như thươ ng mại điện tử trong thờ i đại kinh tế số hiện nay, không chỉ

cho công ty mà còn mong muốn sẽ đóng góp một phần vào sự phát triển trong l ĩ nh vựcviễn thông – công nghệ thông tin của nướ c nhà. Đó cũng là mong muốn lớ n nhất của những

ngườ i thực hiện đề tài này.




CHƯƠ NG 1

XU HƯỚ NG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VÀ DỊCH VỤ CỦA CÁC MẠNG

DI ĐỘNG

1.1. GIỚ I THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G

Việc nghiên cứu chuyển hướ ng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) để

giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ 3 (3G). Đó là việc cung cấ p các

loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơ n, từ tín hiệu thoại chất lượ ng cao sang tín hiệu

video độ phân giải cao, các kênh vô tuyến có tốc độ dữ liệu cao. Khái niệm 4G đượ c sử dụng r ộng rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tế bào mà còn bao gồm các kiểu hệ

thống viễn thông truy nhậ p vô tuyến băng thông r ộng. Một trong số các thuật ngữ dùng để

mô tả 4G là MAGIC: Mobile multimedia (Đa phươ ng tiện di động), Anytime anywhere

(Bất cứ khi nào, bất cứ nơ i đâu), Global mobility support (Hỗ tr ợ di động toàn cầu),

Integrated wireless solution (Giải pháp vô tuyến tích hợ p) và Customized personal service

(Dịch vụ theo yêu cầu cá nhân). Như là một lờ i hứa cho tươ ng lai, hệ thống 4G là hệ thống

truy nhậ p vô tuyến tế bào băng thông r ộng, đã và đang là mối quan tâm lớ n của l ĩ nh vực

thông tin di động. 4G không chỉ hỗ tr ợ cho các dịch vụ thông tin di động thế hệ tiế p theo

mà còn hỗ tr ợ cho cả các mạng vô tuyến cố định.

Chúng ta xem xét trên cơ sở cái nhìn tổng quan về các đặc tr ưng của 4G, cách tổ

chức và tích hợ p hệ thống di động. Đặc tr ưng của 4G có thể cô đọng lại bằng từ “tích hợ p”.

Các hệ thống 4G là một sự tích hợ p gắn k ết không tách r ờ i của các thành phần thiết bị đầu

cuối, mạng lướ i và các ứng dụng nhằm thoả mãn đòi hỏi không ngừng và ngày càng cao

của ngườ i sử dụng.

1.2. LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚ NG PHÁT TRIỂN

Lịch sử ra đờ i và sự phát triển của dịch vụ di động từ thế hệ đầu tiên 1G tớ i thế hệ 4G tr ải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy tóm lượ c quá trình tiến triển của

công nghệ thông tin di động thoại.

Quá trình bắt đầu vớ i các thiết k ế đầu tiên đượ c biết đến như là 1G trong những năm

70 của thế k ỷ tr ướ c! Các hệ thống ra đờ i sớ m nhất đượ c thực hiện dựa trên công nghệ tươ ng

tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động. Nhiều vấn đề có tính nguyên tắc cơ bản

đã đượ c giải quyết trong những hệ thống này. Và có nhiều các hệ thống không tươ ng thích

đã đượ c đưa ra cung cấ p dịch vụ trong những năm 80.




Các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) đượ c xây dựng trong những năm 80 vẫn đượ c sử

dụng chủ yếu cho thoại nhưng đã đượ c thực hiện trên cơ sở công nghệ số, bao gồm các k ỹ

thuật xử lý tín hiệu số. Các hệ thống 2G này cung cấ p các dịch vụ thông tin dữ liệu chuyển

mạch kênh ở tốc độ thấ p. Tính cạnh tranh lại một lần nữa dẫn tớ i việc thiết k ế và thực hiện

các hệ thống bị phân hoá thành các chuẩn khác nhau không tươ ng thích như: GSM (hệ

thống di động toàn cầu) chủ yếu ở châu Âu, TDMA (đa truy nhậ p phân chia theo thờ i gian)

IS-54/IS-136 ở Mỹ, PDC (hệ thống di động tế bào số cá nhân) ở Nhật và CDMA (đa truy

nhậ p phân chia theo mã) IS95, một hệ thống khác tại Mỹ. Các hệ thống này hoạt động r ộng

khắ p trên lãnh thổ quốc gia hoặc quốc tế và hiện nay chúng vẫn chiếm vai trò là các hệ

thống chủ đạo, mặc dù tốc độ dữ liệu của các thuê bao trong hệ thống bị giớ i hạn nhiều.Bướ c chuyển tiế p giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G đượ c phát triển từ 2G vớ i

dịch vụ dữ liệu và các phươ ng thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú tr ọng tớ i các dịch vụ

3G cho các mạng 2G. Về cơ bản nó là sự phát triển của công nghệ 2G để tăng dung lượ ng

trên các kênh tần số vô tuyến của 2G và bướ c đầu đưa các dịch vụ dữ liệu dung lượ ng cao

hơ n vào, có thể nâng tớ i 384 Kbps. Một khía cạnh r ất quan tr ọng của 2.5G là các kênh dữ

liệu đượ c tối ưu hoá cho dữ liệu gói truy nhậ p vào Internet từ các thiết bị di động như điện

thoại, PDA hoặc máy tính xách tay. Trên cùng một mạng lướ i vớ i 2G, thế hệ 2.5G đã đưa

internet vào thế giớ i thông tin di động cá nhân. Đây thực sự đã là một khái niệm mang tínhcách mạng cho hệ thống viễn thông lai ghép hybrid.

Trong thậ p k ỷ 90, các nhà nghiên cứu đã định ngh ĩ a ra hệ thống di động thế hệ k ế

tiế p, thế hệ thứ 3, đã loại tr ừ đượ c những sự không tươ ng thích của các hệ thống tr ướ c đây

và thực sự tr ở thành hệ thống toàn cầu. Hệ thống 3G có các kênh thoại chất lượ ng cao cũng

như các khả năng về dữ liệu băng r ộng, có thể đạt tớ i 2Mbps.

Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấ p những dịch vụ viễn thông tốc độ cao hơ n, bao

gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thờ i gian nào, bất cứ nơ i đâu vớ i sự chuyển vùng

roaming toàn cầu không gián đoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU đã mở đườ ng cho các ứng

dụng và dịch vụ sáng tạo (ví dụ loại hình giải trí đa phươ ng tiện, các dịch vụ dựa trên vị

trí,…). Mạng 3G đầu tiên đượ c thiết lậ p tại Nhật bản năm 2001. Các mạng 2.5G, như là

GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung) đã sẵn sàng ở Châu Âu. Công nghệ 3G hỗ tr ợ băng

thông 144 Kbps vớ i tốc độ di chuyển lớ n (trên xe hơ i), 384 Kbps (trong một khu vực), và 2

Mbps (đối vớ i tr ườ ng hợ p trong nhà).




Hình 1.1 – Các thế hệ di động

Bảng 1.1 – Bảng so sánh tham số công nghệ cơ bản

Tuy nhiên đòi hỏi của viễn thông đa phươ ng tiện truy nhậ p tốc độ cao đối vớ i xã hội

ngày nay, phụ thuộc r ất lớ n vào công nghệ thông tin số. Theo các con số lịch sử của cuộc

cách mạng về công nghệ diễn ra trong 1 thậ p k ỷ thì thờ i điểm hiện tại chính là thờ i điểm




thích hợ p để nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G.

Hiện nay tốc độ download ở chế độ dữ liệu đang bị giớ i hạn ở 9.6 Kbps, thấ p hơ n

khoảng 6 lần so vớ i 1 đườ ng k ết nối cố định ISDN (Mạng số tích hợ p dịch vụ). Gần đây,vớ i các thiết bị cầm tay 504i tốc độ download dữ liệu đã đượ c tăng lên 3 lần đạt 28.8 Kbps.

Tuy nhiên trong thực tế sử dụng tốc độ dữ liệu thườ ng thấ p hơ n, đặc biệt là ở những khu

vực đông đúc, hoặc là khi mạng bị “nghẽn”. Tốc độ dữ liệu di động thế hệ 3 là tối đa 384

Kbps download, điển hình là xấ p xỉ 200 kbps, và upload đạt 64 kbps từ năm 2001. Thông

tin di động thế hệ 4 sẽ có tốc độ truyền dữ liệu cao hơ n, dự kiến có thể đạt tớ i 20 Mbps.

3G đượ c các nhà sản xuất đề xuất đầu tiên mà không phải là từ các nhà khai thác.

Năm 1996 nó đượ c triển khai nhờ NTT (Hãng điện thoại và điện báo Nhật bản) cùng

Ericsson, năm 1997 Hiệ p hội công nghiệ p Viễn thông TIA ở Mỹ chọn CDMA như là 1công nghệ cho 3G, năm 1998 CDMA băng r ộng (W-CDMA) và CDMA2000 đượ c thông

qua cho Hệ thống thông tin di động chung UMTS. Trong đó W-CDMA và CDMA2000 là 2

đề xuất chính của 3G. Tuy nhiên 3G vẫn tồn tại một số vấn đề khiếm khuyết ở những điểm

sau:

R ất khó cho việc tăng băng thông liên tục và tốc độ dữ liệu cao để đáp ứng đượ c yêu

cầu của các dịch vụ đa phươ ng tiện, cùng vớ i sự tồn tại song song của các dịch vụ

khác nhau cần có băng thông và QoS khác nhau.

Giớ i hạn phổ và phân bố phổ

Khó roaming qua các môi tr ườ ng dịch vụ khác nhau ở các băng tần khác nhau.

Thiếu cơ chế vận chuyển liên tục từ đầu cuối đến đầu cuối để liên k ết mở r ộng một

mạng di động nhỏ vớ i một mạng cố định nhỏ khác. Trong các l ĩ nh vực thông tin di động,

dịch vụ di động 4G là sự phát triển của các dịch vụ thông tin di động 3G. Các dịch vụ di

động 4G đượ c chào đón bở i khả năng cung cấ p băng thông r ộng, dung lượ ng lớ n, truyền

dẫn dữ liệu tốc độ cao, cung cấ p cho ngườ i sử dụng những hình ảnh video màu chất lượ ng

cao, các trò chơ i đồ hoạ 3D linh hoạt, các dich vụ âm thanh số. Việc phát triển công nghệ

giao thức đầu cuối dung lượ ng lớ n, các dich vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên

nền tảng phần mềm công cộng mang đến các chươ ng trình ứng dụng download, công nghệ truy nhậ p vô tuyến đa mode, và công nghệ mã hoá media chất lượ ng cao trên

nền các mạng di động.

Vớ i sự xuất hiện của mạng 4G, nó sẽ giải quyết đượ c:

1. 1. Hỗ tr ợ các dịch vụ tươ ng tác đa phươ ng tiện: truyền hình hội nghị, Internet khôngdây,…2. 2. Băng thông r ộng hơ n, tốc độ bit lớ n hơ n3. 3. Tinh di động toàn cầu và tính di chuyển dịch vụ 4. 4. Giá thành hạ




Mức QoS ngườ i sử dụng phụ thuộc vào tính di động và loại ứng dụng của ngườ i

dùng. Vị trí mớ i có thể hỗ tr ợ nhu cầu QoS cực tiểu, thậm chí vớ i các ứng dụng thích

nghi.Trong một giải pháp vô tuyến hoàn thiện, thông tin từ điểm cuối đến điểm cuối giữa hai

ngườ i sử dụng cũng có khả năng liên quan tớ i nhiều mạng vô tuyến. Vì QoS sẽ thay đổi qua

các mạng khác nhau, nên QoS cho những thuê bao này có khả năng là mức tối thiểu mà

những mạng này hỗ tr ợ .

* Xu hướ ng về công nghệ

Có ba xu hướ ng có thể tiế p cận. Thứ nhất là hướ ng tậ p trung quanh 3G, trong đó đa

truy cậ p phân chia theo mã (CDMA) sẽ đượ c đẩy dần tớ i điểm tại đó các nhà sản xuất thiết

bị đầu cuối sẽ từ bỏ. Khi đạt tớ i thờ i điểm đó, cần có công nghệ khác để đáp ứng đượ c đòihỏi tăng lên về dung lượ ng và tốc độ dữ liệu.

Xu hướ ng thứ hai là xu hướ ng về mạng LAN vô tuyến. Sự phát triển r ộng khắ p của

WiFi đượ c bắt đầu từ năm 2005 cho các PC, máy tính xách tay, và PDA. Trong các doanh

nghiệ p, tín hiệu thoại đượ c truyền đi bở i công nghệ Voice qua mạng LAN vô tuyến

(VoWLAN). Tuy nhiên chưa ai thấy rõ đượ c công nghệ thành công tiế p theo là công nghệ

nào. Để đạt tớ i sự thống nhất về công nghệ 200 Mbps (và cao hơ n nữa) vẫn còn là một

chặng đườ ng lâu dài và có quá nhiều giải pháp cần đề xuất.

Xu hướ ng thứ 3 là IEEE 802.16e và 802.20 thực hiện đơ n giản hơ n 3G. Sự phát

triển của mạng lõi hướ ng tớ i thế hệ NGN băng r ộng sẽ hỗ tr ợ cho việc áp dụng các công

nghệ mạng truy nhậ p mớ i thông qua các gateway truy nhậ p tiêu chuẩn, dựa trên các chuẩn

ETSI-TISPAN, ITU-T,3GPP, hiệ p hội tiêu chuẩn viễn

thông Trung Quốc (CCSA) và các chuẩn khác.

Một số công nghệ quan tr ọng của 4G đượ c mô tả như sau:

OFDMA

Ghép kênh phân chia tần số tr ực giao OFDM không chỉ tạo nên lợ i ích rõ ràng cho thực thi

lớ p vật lý, mà còn hợ p nhất việc cải thiện hiệu năng lớ p 2 nhờ việc đưa ra thêm một mức độ tự do. Nhờ việc sử dụng OFDM có thể khai thác miền thờ i gian, miền không gian, miền tần

số và thậm chí cả miền mã để tối ưu hoá việc sử dụng kênh vô tuyến. Chắc chắn r ằng nó có

ưu thế lớ n vớ i truyền dẫn trong môi tr ườ ng đa đườ ng vớ i việc làm giảm thiểu sự phức tạ p

của bộ thu.

Tín hiệu đượ c chia thành các sóng mang nhỏ tr ực giao, trên mỗi sóng mang đó tín

hiệu là “băng hẹ p” (vài KHz) và vì vậy tránh đượ c hiệu ứng đa đườ ng, tạo nên một khoảng

bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu OFDM. OFDM cũng tạo nên một độ lợ i về phân tậ p tần

số, cải thiện hiệu năng của lớ p vật lý. Nó cũng tươ ng thích vớ i những công nghệ mở r ộng




nâng cao khác, như là các anten thông minh và MIMO.

Điều chế OFDM cũng có thể tận dụng như là một công nghệ đa truy nhậ p (đa truy

nhậ p phân chia tần số tr ực giao, OFDMA). Trong tr ườ ng hợ p này mỗi tín hiệu OFDM cóthể truyền thông tin từ/tớ i một vài thuê bao sử dụng một bộ các sóng mang nhỏ khác nhau

(subcarrier, subchannel). Điều này không chỉ cung cấ p thêm độ linh hoạt cho việc cấ p

nguồn tài nguyên (tăng dung lượ ng), mà còn có thể tối ưu hoá các lớ p chéo của việc sử

dụng link vô tuyến. Vô tuyến đượ c định ngh ĩ a bằng phần mềm - SDR

Lợ i ích của vô tuyến đượ c định ngh ĩ a bằng phần mềm SDR mang lại hiệu suất xử lý

cao để phát triển các tr ạm gốc và thiết bị đầu cuối đa băng, đa chuẩn. Mặc dù trong tươ ng

lai các đầu cuối sẽ thích ứng vớ i giao diện vô tuyến để sẵn sàng cho công nghệ truy nhậ p vô

tuyến, ở thờ i điểm hiện nay điều này đã đượ c thực hiện nhờ có cơ sở hạ tầng. SDR mang lạinhiều lợ i ích cho một số cơ sở hạ tầng. Ví dụ để tăng dung lượ ng mạng tại thờ i điểm nhất

định (ví dụ như 1 sự kiện thể thao), nhà khai thác sẽ cấu hình lại mạng của họ nhờ việc lắ p

thêm vào tr ạm gốc vài thiết bị modem. SDR khiến cho việc cấu hình lại này r ất dễ dàng.

Trong bối cảnh các hệ thống 4G, SDR sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho một tậ p hợ p r ất

nhiều các picocell và microcell đa chuẩn. Đối vớ i nhà sản xuất, việc này có thể là một sự hỗ

tr ợ lớ n trong việc cung cấ p các thiết bị đa chuẩn, đa băng và giảm đi những nỗ lực phát

triển và hạ giá thành thông qua việc xử lý đa kênh một cách đồng thờ i.

MIMO – Multiple Input Multiple OutputMIMO sử dụng ghép kênh tín hiệu giữa r ất nhiều các anten phát (đa thành phần

không gian) trên miền thờ i gian hoặc miền tần số. Điều này r ất phù hợ p vớ i OFDM, bở i vì

có thể xử lý các tín hiệu thờ i gian độc lậ p ngay khi dạng sóng OFDM đượ c thiết lậ p chính

xác cho kênh. Đặc điểm này của OFDM giúp cho công đoạn xử lý đượ c đơ n giản hoá đi r ất

nhiều. Tín hiệu phát đi bở i m anten đượ c n anten thu lại. Việc xử lý các tín hiệu thu đượ c

có thể mang lại một vài cải thiện hiệu năng: phạm vi, chất lượ ng của tín hiệu thu và hiệu

suất phổ. Triển khai hiệu năng trong mạng tế bào vẫn đang còn là đối tượ ng cho nhiều

nghiên cứu và mô phỏng (hình 1.2). Tuy nhiên, nói chung có thể thừa nhận r ằng những gìnhận đượ c từ việc sử dụng hiệu quả phổ liên quan tr ực tiế p tớ i số lượ ng anten cực tiểu trong

tuyến k ết nối.




Hình 1.2: Lộ trình hi ệ u năng do Alcatel thử nghi ệ m

Tối ư u giữ a các lớ p

Hiển nhiên có sự ảnh hưở ng qua lại giữa MIMO và lớ p MAC. Các mối ảnh hưở ng qua lại

khác đượ c thể hiện trên hình 1.3.

Hình1.3: Ả nh hưở ng qua l ại gi ữ a các l ớ p và t ố i ư u liên quan

Chuyển giao và tính di động

Các công nghệ chuyển giao dựa trên công nghệ IP di động cần có sự xem xét cả về dữ liệu

và thoại. Các k ỹ thuật IP di động thườ ng chậm nhưng có thể đượ c tăng tốc vớ i các phươ ng

pháp cổ điển (IP di động nhanh, phân cấ p). Các phươ ng pháp này có thể áp dụng đượ c cho

dữ liệu và cũng có thể cho cả thoại. Trong những mạng đơ n tần, có thể xem xét các phươ ng




đặc điểm Internet theo đườ ng thông tin vô tuyến không dây chúng ta có thể không nhận

thức đầy đủ đượ c. Các k ỹ thuật đa truy nhậ p hoạch định cho 3G sẽ không hỗ tr ợ các tốc độ

truyền dữ liệu và băng thông đượ c yêu cầu cho các ứng dụng cải tiến mà ngườ i sử dụngmong muốn. Các công nghệ 3G sẽ thực sự có các chức năng mạnh hơ n các hệ thống vô

tuyến không dây ngày nay, tuy nhiên không mạnh bằng khi chúng ta triển khai 4G.

Những ngườ i sử dụng vô tuyến không không dây hôm nay mong đợ i nhiều thứ lớ n

từ các mạng vô tuyến không dây ngày mai. Họ chờ đợ i r ằng các mạng vô tuyến không dây

thế hệ tiế p theo nhất là 4G sẽ mang lại gì. Các nhà cung cấ p dịch và các phát triển ứng dụng

đang chú ý hơ n nữa tớ i sự mong đợ i của ngườ i sử dụng để quyết định hướ ng phát triển và

đưa ra các loại hình dịch vụ. Từ đó các nhà cung cấ p phân chia những ngườ i sử dụng vô

tuyến ra thành các mảng chung. Các nghành kinh doanh vô tuyến phải hiểu đượ c các mảngnày, sự mong chờ và các nhu cầu của mảng (segment) sẽ đi theo hướ ng nào trong công

nghệ vô tuyến không dây thế hệ tiế p theo lên 4G. Những ngườ i sử dụng đượ c phân mảng

theo nhiều cách. Theo như cách trình bày ở hội thảo gần đây của Lucent Technologies tại

Supercomm, Lucent đang xem xét phân chia các ngườ i sử dụng thành 5 mảng như sau:

.-Mảng Gender. .-Mảng theo độ tuổi (Age). . -Mảng theo cách sử dụng Internet (Internet Usage). .-Mảng theo mức thu nhậ p (Income Brackets). .-Mảng những ngườ i chuyên sử dụng Mobile (Mobile Profesional). . M ảng Gender : Tìm đến các ngườ i sử dụng là phụ nữ. Những ngườ i sử dụng này điểnhình là những cá nhân thu nhậ p trung bình. Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mảngnày là các ứng dụng giải trí và xã hội như dịch vụ chat và nhắn tin nhanh. . M ảng Age: Đượ c bao gồm thị tr ườ ng giớ i tr ẻ các đối tượ ng 18 tuổi hoặc tr ẻ hơ n. Họ không phải tr ả tiền cho dịch vụ do chính họ dùng mà việc tr ả tiền đó là do bố mẹ hay ngườ icó liên quan thực hiện. Các kiểu ứng dụng đang đượ c phát triển cho đoàn này là các ứngdụng giải trí và xã hội như các dịch vụ âm nhạc. . M ảng Internet Usage : Bao gồm điển hình là các cá nhân sử dụng nhiều hơ n so vớ imức trung bình (nhiều hơ n 30 phút trên một phiên) để trình duyệt Internet. Những ngườ i sử dụng trong mảng này đượ c hội tụ công nghệ. Các kiểu ứng dụng đang phát triển là các ứngdụng thông tin như các dịch vụ tin tức cá nhân và các dòng tin tức chính (đượ c truyền đi vớ iâm thanh, hình ảnh, văn bản, hoặc bất k ỳ sự k ết hợ p nào ở thế hệ thứ 3). Các nhà cung cấ pdịch đặc biệt khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu của các khách hàng này bở i họ đã quenvơ i việc tính tiền kiểu Internet. . M ảng ng ườ i sử d ụng Income Bracket: Bao gồm những cá nhân ở độ tuổi trung lưunhững cá nhân biết hiểu rõ giá tr ị dịch vụ. Các loại ứng dụng đang phát triển trong mảngnày là các dịch vụ thông tin như dịch vụ thờ i gian ngắn (up-to-the-minute), personalizedstock tickers. Những ngườ i sử dụng này cũng đượ c định hướ ng tính an toàn chung; vì thế các thông tin dữ liệu và thoại có độ tin cậy đượ c nâng cao. . M ảng Mobile Profesional: Hướ ng tớ i những ngườ i sử dụng tin tưở ng vào các thiết bị vô tuyến không dây để quản lý công việc kinh doanh hàng ngày. Mảng này bao gồm nhữngngườ i sử dụng chuyên nghiệ p. Những ngườ i sử dụng này hầu hết r ất quan tr ọng đối vớ i các




nhà cung cấ p dịch vụ bở i họ thườ ng xuyên sử dụng nhiều hơ n các dịch vụ mà họ yêu cầu.Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mảng này là fax di động, thư điện tử, nhắn tinnhanh. Để tăng sự tin cậy các ứng dụng, các nhà cung cấ p cũng đang phát triển thiết bị thuê bao để có thể chuyển vùng vào các mạng vô tuyến không dây khác nhau trên toàn thê giớ isử dụng một thiết bị thông tin đơ n. Giống như mảng Income Brackets, Mobile Professionalyêu cầu các phươ ng tiện thông tin dữ liệu và thoại phải tin cậy và liên tục. Tính an toànchung sẽ đượ c quan tâm và hiệu chỉnh hợ p lý trong mảng này. Toàn bộ chức năng sẽ đượ cthêm vào để đảm bảo tính bảo mật thông tin cho ngườ i sử dụng. .

Hình 1.4. Các d ị ch vụ và ứ ng d ụng trong 4G

- Các trình ứ ng dụng và các dịch chung:

Mục đích của phần này là định ngh ĩ a các dịch vụ cũng như chức năng mà nhà cung cấ p đưa

ra cho khách hàng. Các trình ứng dụng đượ c định ngh ĩ a như các phần mềm, chươ ng trìnhhoặc các tính năng mang lại lợ i thế cho các dịch vụ cung cấ p bở i nhà khai thác. Nhìn chung

có bốn loại dịch vụ hoặc trình ứng dụng đượ c phát triển và đưa vào sử dụng ở thông tin vô

tuyến thế hệ tiế p theo. Đó là dịch vụ thông tin cá nhân/khoanh vùng, các phươ ng tiện liên

lạc, tổ chức, giải trí. Các ứng dụng và các dịch vụ thông tin cá nhân/ khoanh vùng hướ ng

tớ i phục vụ hầu hết ngườ i sử dụng ở các mảng để cậ p tr ướ c đây nó nói đến nhiều hơ n ở các

mảng Inernet Usage, Income Brackets, và Mobile Professional. Các ứng dụng và các dịch

vụ thông tin này sẽ cung cấ p cho ngườ i sử dụng các bản tin chung, các bản tin tài chính,

hướ ng dẫn vị trí, thươ ng mại di động, và các dịch vụ du lịch. Các dịch vụ này cho phép

ngườ i sử dụng xác minh các thông tin đơ n lẻ liên quan tớ i ngườ i sử dụng dù họ ở trong

vùng phục vụ hay chuyển vùng sang các hệ thống khác. Các quốc gia Châu đã có các ứng

dụng theo dõi phươ ng tiện giao thông công cộng. Từ các thông tin giám sát này ngườ i sử

dụng có thể xác định thờ i gian xe buýt hay tầu điện dừng lại ở bến. Kiểu dịch vụ thông tin

cá nhân/khoanh vùng này đã đượ c triển khai giớ i hạn trong các quốc gia. Dịch vụ này có

thể là push-based hoặc pull-based, phụ thuộc vào vị trí thuê bao muốn thông tin phát tậ p

trung tự động gửi tớ i thiết bị vô tuyến không giây hoặc nếu muốn thông tin phát tậ p trung

trên một điểm có nhu cầu. Các dịch vụ push và pull sẽ đựơ c thảo luận chi tiết sau ở phần




này. Các dịch vụ và các ứng dụng có một tầm quan tr ọng đối vớ i tất cả các mảng ngườ i sử

dụng đặc biệt là mảng Mobile Professional.

.-Các dịch vụ thông tin (Communication) bao gồm có dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS), thư điện tử, hội thảo truyền hình, fax, và các bulletin board. Mặc dù một số các dịch vụ đã đượ csẵn sàng trong các hệ thống không dây ngày nay, nhưng các dịch vụ này sẽ tiế p tục đượ cnâng cao hơ n trong thế hệ tươ ng lai. Trong các dịch vụ này: thoại và độ tin cậy đượ c chú ýnhất trong k ế hoạch phát triển. .-Các dịch vụ Organizational bao gồm các khả năng hỗ tr ợ số cá nhân (PDA Personaldigital assistant), trao đổi tiền tệ dựa trên cơ sở xác định ngườ i sử dụng, và các trình ứngdụng quản lý cá nhân khác (ví dụ: lịch công tác, quản lý cuộc gọi, sổ lưu địa chỉ). Các dịchvụ và cách trình ứng dụng Organizational có liên quan tớ i tất cả các mảng ngườ i sử dụngnhưng nó đượ c hướ ng tớ i phục vụ cho các mảng ngườ i sử dụng là Income Brackets và

Mobile Professional.

- Các dịch vụ giải trí (Entertainment) đượ c đưa vào tầm ngắm của các nhà cung cấ p

dịch vụ và các nhà cung cấ p quay tr ở lại đầu tư vào nó khi nhận thấy nó có một tiềm năng

lớ n. Các dịch vụ giải trí có thể gồm có đoạn âm thanh, đoạn video, chat, trao đổi hình ảnh,

và chơ i game. Trong thị tr ườ ng vô tuyến không giây Châu Á 3G đang đượ c phát triển, các

dịch vụ giả trí đang tạo ra lợ i nhuận đáng k ể. Mảng mà các dịch vụ giải trí hướ ng tớ i đó là

mảng Age. Một dịch vụ khác đang tạo ra r ất nhiều sự sôi động trong nghành kinh doanh đó

là thươ ng mại di động (M-Commerce). Thươ ng mại di động đưa ra khả năng cho thuê bao

đăng ký mua các món hàng ( ví dụ: mua gas, thức ăn từ các máy bán hàng tự động.v.v) sử

dung một thiết bị vô tuyến không dây. Ví dụ để đăng ký mua một món hàng từ máy bán

hàng tự động, mọi ngườ i sử dụng sẽ quay số điện thoại hoặc mã truy nhậ p liên quan tớ i

món hàng đó và món hàng đó sẽ đượ c phân phối tớ i ngườ i mua. Trong sự phối hợ p này,

máy bán hàng tự động sẽ đượ c k ết nối tớ i mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)

thông qua một modem hoặc một thiết bị kiểu gateway. Các nhà cung cấ p dịch vụ vô tuyến

không dây sẽ gửi thông tin tớ i công ty bán hàng và công ty này sẽ gửi thông tin tớ i máy bán

hàng tự động để chỉ thị cho máy bán hàng phân phối món hàng. Tài khoản của ngườ i sử

dụng dịch vụ không dây sẽ đượ c tính vào các món hàng mà họ đăng ký, giống như một thẻ tín dụng. Kiểu dịch vụ thươ ng mại di động này hiện thờ i đang đượ c thử nghiệm và đã đượ c

thực hiện (trên cơ sở còn nhiều hạn chế) trong các quốc gia ở Châu Âu và Châu á và thực

sự đang tiến xa. Thươ ng mại di động có thể đượ c xem như là một kiểu dịch vụ Information

hoặc Organzation.

- Các dịch vụ dự a trên cơ sở xác định vị trí Push, Pull.

Các dịch vụ Push và Pull đưa ra độ tin cậy cho mạng về khả năng xác định vị trí các thuê

bao. Trong mạng 4G, điều đó có thể nhận thấy, mạng có khả năng xác định vị trí chính xác




của các thuê bao ở cả trong nhà và ngoài nhà. Khả năng này đượ c thực hiện từ các chức

năng đượ c thêm vào từ các nhà cung cấ p dịch vụ. Các thông tin cá nhân ngườ i dùng đượ c

thiết lậ p và cậ p nhật bở i các thuê bao, đảm bảo thông tin tớ i mỗi ngườ i sử dụng đúng yêucầu. Thông tin cá nhân chứa đựng các sở thích của thuê bao (ví dụ., thích/không thích, k ế

hoạch làm việc, khuôn khổ) và sự cho phép các thuê bao ( ví dụ: ngườ i nào đượ c phép biết

hiện tại họ đang ở đâu). Nhà cung cấ p dịch vụ sẽ duy trì và lưu dữ thông tin cá nhân ngườ i

sử dụng trong cơ sở dữ liệu. Mạng phục vụ sẽ sử dụng các thông tin này để đẩy các dịch vụ

cho các thuê bao. Ví dụ: nếu một thuê bao thích một kiểu thức ăn riêng, mạng sẽ xem trong

thông tin cá nhân của thuê bao đó và sẽ đẩy (push) các thông tin có liên quan tớ i nhiều nhà

hàng mà phục vụ kiêủ món ăn đó ở vị trí của thuê bao. Tươ ng tự, ngườ i sử dụng có thể yêu

cầu các thông tin giống như vậy xuất phát từ mạng (pull) nếu cô ta hay anh ta không lựachọn để có thông tin này và thông tin này đượ c đẩy tớ i (push) thiết bị không dây. Sự thách

thức vớ i các dịch vụ dựa trên cơ sở xác định vị trí là nó không có trong các trình ứng dụng

nhưng có trong sự bổ sung. Để cho các dịch vụ định vị tồn tại ở bất k ỳ giá tr ị thực nào,

mạng phải có khả năng chỉ ta vị trí của các thuê bao vớ i độ chính xác cao có thể trong

khoảng vài Feet. Các mạng không dây hiện thờ i không có khả năng này. Các mạng ngày

nay nhìn vào các cell đang phục vụ và đang thông tin vớ i thiết bị cầm tay để xác định vị trí

của thuê bao. K ỹ thuật này có thể chính xác cao nhất ở một vài khối nhà trong thành phố

nhưng đối vớ i các trình ứng dụng của 4G sự chính xác này gần như là không cần thiết. Các

k ế hoạch hiện thờ i cho mạng 4G bao gồm sử dụng giao thức Internet phiên bản 6 (IPv6) để

định tuyến các gói dữ liệu tớ i máy điện thoại cầm tay. IPv6 đã gắn liền vớ i việc theo dõi

định vị và điều này sẽ làm tăng khả năng xác định một cách chính xác vị trí của thuê bao

trong mạng. Một số đã đượ c đề xuất áp dụng các khả năng của hệ thống định vị toàn cầu

(GPS) vào các máy cầm tay giúp cho việc xác định vị trí của các thuê bao. Tuy nhiên GPS

sẽ chỉ hữu ích đối vớ i phạm vi nhỏ. GPS tin vào khả năng máy thu bắt đượ c tín hiệu từ các

vệ tinh quay quanh trái đất. Nếu máy thu không truy cậ p ở bên ngoài (ở trong nhà), các

thông tin về vị trí không đượ c cung cấ p. Ngoài vị trí ra, mạng phải có khả năng xác định

các số liệu thống kê khác.

-K ết luận:

Các dịch vụ và các trình ứng dụng cho 4G vẫn đang đượ c định ngh ĩ a, nó phát triển và

dịch chuyển theo nhu cầu ngườ i sử dụng. Các ứng dụng 4G hướ ng tớ i phục vụ cho thị

tr ườ ng khách hàng có nhu cầu lớ n về chất lượ ng dịch vụ cũng như sự đa dạng của dịch vụ.

Vớ i khả năng của mình, 4G thực sự đáp ứng đượ c các nhu cầu về đa dịch vụ của khách

hàng hiện tại và trong tươ ng lai. Chươ ng này mớ i chỉ giớ i thiệu và đưa ra một số loại hình




dịch vụ điển hình và một số ví dụ về các ứng dụng trong 4G theo một khía quan điểm

chung. Phần dịch vụ và mô hình cụ thể của nó sẽ đượ c giớ i thiệu k ỹ hơ n trong chươ ng 3.

Định hướ ng phát triển các dịch vụ cho 4G dựa trên nền tảng của 3G nhưng vớ i độ tin cậyvà tính an toàn cao hơ n, mô hình dướ i đây có thể là các dịch vụ cụ thể cho 4G :

Hình 1.5. Mô hình các d ịch vụ trong mạng 4G




CHƯƠ NG 2

MÔ HÌNH CẤU TRÚC MẠNG 4G

2.1. CÁC YÊU CẦU VỀ CẤU TRÚC MẠNG MỚ I

Mạng 4G ra đờ i là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tươ ng tác,

giao tiế p giữa các mạng khác nhau. Nó là sự k ết hợ p giữa các mạng khác nhau dựa trên nền

IP. Mục đích chính của mạng là cho phép ngườ i dùng có thể truy nhậ p và khai thác các dịch

vụ trong mạng vớ i tốc độ cao, chất lượ ng tốt, an toàn, bảo mật. Vì vậy, để đáp ứng đượ c

các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng đượ c các yêu cầu sau:

a. Mạng 4G phải đáp ứ ng đượ c yêu cầu tích hợ p đượ c các mạng khác như các mạng

di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không dây

khác.

Hình 2.1: S ự phát tri ể n của các mạng khác nhau d ẫ n đế n 4G

Mạng 4G có khả năng k ết hợ p vớ i các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP,

vớ i tốc độ cao, nó cung cấ p các dịch vụ đa dạng thờ i gian thực, các ứng dụng chất lượ ng

cao,… Đây là yếu tố r ất quan tr ọng giúp cho một mạng, công nghệ mớ i đạt đượ c thành

công. Vớ i sự k ết hợ p này, ngườ i sử dụng có khả năng k ết nối tớ i nhiều mạng, có thể sử




dụng nhiều dạng dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, internet, WLAN, WiMAX,…vv, mà

không cần quan tâm tớ i dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu.

Hình 2.2: S ự k ế t hợ p các mạng khác nhau

b. Mạng có tính mở

Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy r ằng các hệ thống

mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch

vụ cung cấ p chỉ là những dịch vụ đơ n giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động

thế hệ ba đã bắt đầu cung cấ p một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn r ất ít, chất lượ ng chưa

cao. Các nhà cung cấ p dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng. Điều

này có thể đượ c khắc phục trong mạng 4G. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép cài đặt các

thành phần mớ i vớ i các giao diện mớ i giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớ p. Đây là điềur ất quan tr ọng, đặc biệt cho các dịch vụ tối ưu trong mạng di động vớ i liên k ết không dây và

các đặc tính di động. Mô hình đượ c xây dựng ra phải có tính mở . Điều này giúp cho hệ

thống tr ở nên linh hoạt trong quá trình phát triển. Yêu cầu về mở r ộng, nâng cấ p hệ thống

hay thêm vào các ứng dụng, dịch vụ mớ i luôn là một đòi hỏi đối vớ i các mạng viễn thông

hiện nay. Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ thờ i

điểm hiện tại cho đến tươ ng lai.




Hình 2.3: Ng ườ i dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhậ p vào hệ thố ng c. Đảm bảo chất lượ ng dịch vụ cho các ứ ng dụng đa phươ ng tiện trên nền IP:

Để đảm bảo chất lượ ng dịch vụ, cần sự k ết hợ p chặt chẽ giữa các lớ p truy nhậ p,

truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối vớ i các vấn đề về độ tr ễ mạng, băng thông

dịch vụ…vv. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ tr ễ nhỏ, dịch vụ thờ i gian

thực, chất lượ ng cao.

d. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin

Đây là yêu cầu quan tr ọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát

triển, càng có nhiều ngườ i dùng ở các mạng khác nhau cung truy nhậ p vào hệ thống thì

thông tin bí mật của ngườ i dùng càng không đảm bảo an toàn. Tính an toàn của hệ thống

đượ c đánh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn và riêng tư của các

dữ liệu ngườ i sử dụng cũng như khả năng quản lý, giám sát hệ thống. Bảo mật là yêu cầu

chung đối vớ i tất cả các hệ thống viễn thông.




e. Mạng đảm bảo tính di động:

Một trong những vấn đề quan tr ọng của 4G đó là cách để truy nhậ p nhiều mạng di

động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa

dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhậ p chung.

Các thi ế t b ị đ a chế độ:

Thiết bị đa chế độ có nhiều chế độ hoạt động khác nhau, ví dụ như đa truy nhậ p

phân chia theo mã, thông tin di động toàn cầu GSM, chế độ truy nhậ p vệ tinh,… Do đó, khi

thiết bị nằm ngoài vùng phủ của mạng mình thì nó vẫn có thể truy nhậ p đượ c vào thống

thông qua các mạng khác. Đối vớ i loại thiết bị này thì vấn đề chất lượ ng dịch vụ yêu cầu

phải đượ c xử lý tốt. Xem hình 2.4 - aVùng phủ đ a d ị ch vụ:

Trong kiến trúc này, ngườ i dùng truy nhậ p vào vùng phủ đa dịch vụ gồm nhiều điểm

truy chung (UAP: Universal Access Point). Những UAP này kích hoạt để chọn mạng dựa

trên những cái có sẵn, đặc điểm chất lượ ng, và sự lựa chọn thông thườ ng của ngườ i dùng.

Ngườ i dùng, thiết bị có thể chuyển dịch vụ khi di chuyển từ UAP này sang UAP khác. Xem

hình 2.4 - b

Giao thức truy nhậ p chung: Trong tr ườ ng hợ p này các mạng không dây có thể hỗ tr ợ một hoặc hai giao thức truy nhậ p chuẩn. Khi đó thiết bị có thể chuyển mạng có cùng giao

thức truy nhậ p khi không truy nhậ p đượ c vào mạng của mình. Xem hình 2.4 - c




f) Mạng phải đảm bảo về tốc độ:

Mạng mớ i ra đờ i phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng đượ c yêu cầu của ngườ isử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mớ i có thể lên đến 100Mbps, và 160Mbps khi

sử dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)

Hình 2.5: T ố c độ truyề n d ữ li ệ u trong mạng 4G

2.2. MÔ HÌNH MẠNG 4G

2.2.1. Ư u nhượ c điểm của cấu trúc mạng 3G và 3,5G a)Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA

Mạng thông tin di động thế hệ ba ra đờ i đã khắc phục đượ c các nhượ c điểm của các

mạng thông tin di động thế hệ tr ướ c đó. Vớ i việc cấu trúc mạng dùng giao thức IP k ết hợ p

vớ i công nghệ ATM, cùng vớ i việc hỗ tr ợ tốc độ lên tớ i 2Mbps, mạng thông tin di động thế

hệ ba WCDMA có thể hỗ tr ợ ngườ i dùng các dịch vụ như: hội nghị truyền hình, truy cậ pinternet tốc độ cao, download các file dữ liệu nhỏ,…

Tuy nhiên, mạng di động này cũng có một số nhượ c điểm như: Tốc độ truyền dữ

liệu lớ n nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng đượ c yêu cầu ngày càng cao của ngườ i dùng, khả

năng đáp ứng các dịch vụ thờ i gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, r ất khó trong

việc download các file dữ liệu lớ n,…

Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA chưa đáp ứng đượ c các yêu cầu như:

khả năng tích hợ p vớ i các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX,…) chưa tốt, tính mở của




mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mớ i vào mạng sẽ gặ p r ất nhiều vấn đề do tốc độ mạng

thấ p, tài nguyên băng tần ít,…

b) Mạng thông tin di động thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA

Cuộc cách mạng của thị tr ườ ng thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấ p cải

tiến về cả dung lượ ng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Mạng thông tin di động thế hệ

ba WCDMA ra đờ i là một bướ c phát triển mạnh mẽ về tốc độ và chất lượ ng dịch vụ. Tuy

nhiên, tốc độ dữ liệu tối đa trong WCDMA chỉ đạt tớ i 2Mbps. Để tăng khả năng hỗ tr ợ cho

các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, đặc biệt là nâng cao tốc độ truyền dữ liệu, mà tr ướ c

hết là tốc độ đườ ng xuống, 3GPP đã phát triển và chuẩn hóa trong phiên bản Release 5 một

công nghệ mớ i, đó là công nghệ truy nhậ p gói đườ ng xuống tốc độ cao (HSDPA) vớ i những

tính năng mớ i đượ c đề cậ p trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thống truy nhậ p vô

tuyến WCDMA/UTRA –FDD và đượ c xem như là một trong những công nghệ tiên tiến

cho hệ thống thông tin di động 3,5G. HSDPA bao gồm một tậ p các tính năng mớ i k ết hợ p

chặt chẽ vớ i nhau để cải thiện dung lượ ng mạng, và tăng tốc độ dữ liệu đỉnh trên 10 Mbps

đối vớ i lưu lượ ng gói đườ ng xuống. Những cải tiến về mặt k ỹ thuật cho phép các nhà khai

thác có thể đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện chất lượ ng dịch vụ (QoS) của cácdịch vụ hiện có, và đạt chi phí thấ p nhất. Khả năng hỗ tr ợ tốc độ dữ liệu và tính di động của

HSDPA là chưa từng có trong các phiên bản tr ướ c đây của 3GPP.

Các khía cạnh k ỹ thuật trong nội dung HSDPA bao gồm:. • Phát kênh chia sẻ . • Điều chế và mã hóa thích ứng. • K ỹ thuật phát đa mã. • Yêu cầu lặ p lại tự động nhanh HARQ.

Mục đích của HSDPA là hỗ tr ợ truy nhậ p gói đườ ng xuống tốc độ cao bằng cách sử

dụng một kênh chia sẻ đườ ng xuống tốc độ cao (HS-DSCH) và hỗ tr ợ thoại đượ c tích hợ p

trên kênh DCH và dữ liệu tốc độ cao trên kênh HS-DSCH trên cùng một sóng mang (tươ ng

tự như DSCH trong Release 99).

Lợ i ích của HSDPA như đã trình bày trong các phần tr ướ c cho đườ ng xuống khi hầu

hết lưu thông dữ liệu 3G đượ c trông đợ i đầu tiên là đườ ng xuống. Release 6 sẽ nói về cải

tiến, nâng cấ p đườ ng lên, đượ c gọi là nâng cấ p đườ ng lên HSUPA (HSUPA: High Speed

Uplink Packet Access). HSUPA sử dụng tươ ng tự các đặc điểm chính như HSDPA, nhưng




thay vì áp dụng cho đườ ng xuống thì nó lại áp dụng cho đườ ng lên. Điều này sẽ làm tăng

tốc độ truyền đườ ng xuống.

c) Nhận xét:

Các mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA và thế hệ 3,5G HSDPA và HSUPA

ra đờ i đã phần nào đáp ứng đượ c nhu cầu của ngườ i tiên dùng như: tốc độ truyền dữ liệu

lên tớ i 2Mbps đối vớ i mạng WCDMA, 10Mbps đườ ng xuống đối vớ i công nghệ 3,5G), có

thể truy nhậ p đượ c nhiều dịch vụ như: truyền hình hội nghị, truy nhậ p Internet tốc độ

cao,…

Tuy nhiên, các mạng di động này còn nhiều nhượ c điểm như: tốc độ truyền dữ liệu

chưa cao, do đó chất lượ ng của các dịch vụ thờ i gian thực chưa cao, tốc độ truyền dữ liệu

vẫn còn thấ p, đặc biệt là tính di động kém. Khi ngườ i dùng đi vào vùng phủ của loại mạng

khác ví dụ như mạng WLAN, WiMAX,… mà không nằm trong vùng phủ sóng của mình

thì mạng không thể phục vụ ngườ i dùng đượ c. Ngoài ra, việc sử dụng IPv4 cũng gây ra các

hạn chế như không đủ địa chỉ để triển khai theo yêu cầu của mạng,… Khả năng triển khai

các dịch vụ mớ i trên các mạng này r ất khó do các hạn chế về tốc độ truyền thông và băng

tần,…

Trong tươ ng lai, ngườ i sử dụng mong muốn đượ c sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau vớ i tốc độ truyền cao lên tớ i hàng tr ăm Mbps, có chất lượ ng tốt, có thể thâm

nhậ p vào mạng từ mọi nơ i, có khả năng sử dụng các dịch vụ mớ i một cách dễ dàng,…

2.2.2. Mô hình mạng thông tin di động 4G:

Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến, truyền

dẫn trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Vớ i yêu cầu một kiến trúc

phân lớ p cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho hệ thống, các thành

phần chức năng trong mạng sẽ đượ c chuẩn hoá theo các chức năng chung và mỗi chức năngchung này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớ p. Vớ i yêu cầu này, chúng tôi phân chia cấu

trúc mạng trên cơ sở của 4 lớ p chức năng, tươ ng ứng vớ i 4 phạm vi chức năng của các

thành phần trong hệ thống mạng.




Hình 2.6: Mô hình cấ u trúc mạng 4G

Vớ i mô hình trên, tính tích hợ p hệ thống đã đượ c giải quyết trên lớ p truyền dẫn. Các

hệ thống sử dụng môi tr ườ ng truyền vô tuyến đượ c tích hợ p chung vào mạng RAN. Vớ i mô

hình này, các mạng truy nhậ p vô tuyến đượ c tích hợ p vào một môi tr ườ ng chung, có ngh ĩ a

thuê bao di động đầu cuối khi ở bất cứ môi tr ườ ng truyền vô tuyến nào cũng đảm bảo hoạt

động trong mạng.




Tính tươ ng tác giữa các lớ p giúp cho mô hình có tính mở trong việc phát triển công

nghệ cũng như dịch vụ trong tươ ng lai. Việc xử lý các công nghệ điều chế, mã hoá và truynhậ p trên các lớ p tươ ng tác cũng tạo ra tính thích nghi vớ i các yêu cầu về dịch vụ, đảm bảo

đầy đủ các yêu cầu về tốc độ dịch vụ trong tươ ng lai.

Chứ c năng mạng truy nhậ p vô tuyế n:

-Có khả năng tích hợ p giữa các

thiết bị đầu cuối

-Đảm bảo tốc độ dịch vụ Chứ c

năng của mạng lõi:

-K ết nối các mạng khác nhau:

mạng không dây và mạng có dây.

-Truyền tải traffic trên các tuyến từ nơ i gửi đến đích an toàn.

-Định tuyến lưu lượ ng

-Chuyển đổi dạng dữ liệu all IP

Chứ c năng đ i ề u khi ể n:

-Cung cấ p nền tảng hạ tầng k ết nối mạng dịch vụ

-Điều khiển hệ thống: .+ Báo hiệu .+ Lưu lượ ng .+ Bảo mật (Security) .+ Billing .+ Mobity và Roaming

D ị ch vụ:

Cung cấ p dịch vụ sử dụng cho ngườ i dùng

2.3.CHỨ C NĂNG CÁC PHẦN TỬ TRONG MÔ HÌNH

2.3.1 .Các phần t ử l ớ p truy nhậ p vô tuyế n

Nhiệm vụ chính của mạng truy nhậ p vô tuyến (Radio Access Network) là tạo và

duy trì các kênh mang truy nhậ p vô tuyến (RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di

động (UE) vớ i mạng lõi (CN). Thiết bị ngườ i dùng ở đây có thể là các MS, các thiết bị xách

tay,… Do đó, mạng truy nhậ p vô tuyến phải có khả năng giao tiế p vớ i các thiết bị đầu cuối,

k ể cả khi thiết bị đầu cuối là thiết bị di động không dây thuộc mạng khác.




- Thi ế t b ị đầu cuố i:

Thiết bị đầu cuối di động trong mạng 4G phải có sự phát triển trong việc chạy nhiềudạng ứng dụng khác nhau. Điều này cũng đảm bảo cơ hội tăng lợ i nhuận cho các nhà cung

cấ p dịch vụ bằng việc cung cấ p thêm các dịch vụ giá tr ị gia tăng. Do vậy, các thiết bị này

phải hoạt động có tính thích nghi và linh động cao. Hiện nay, các thiết bị đầu cuối di động

đang trong quá trình chuyển dịch sang dạng tích hợ p hội tụ. Các nhà sản xuất cũng cung

cấ p các hệ điều hành (OS) và phần mềm dịch vụ có tính mở , có kiến trúc dạng lớ p và có

khả năng chạy trên những phần mềm của các nhà cung cấ p thứ 3. Tính phức tạ p của thế hệ

thiết bị đầu cuối di động này sẽ phải chưa đựng đầy đủ các điều kiện về phần cứng và phần

mềm như sau:

-Các dạng ứng dụng khác nhau về di động ( như email, MMS …) -Thực

hiện đượ c nhiều phần mềm ghép ứng dụng ( như dự đoán kiểu gõ, soạn

thảo văn bản, kiểm tra phát âm …) -Thực hiện trên nhiều dạng hệ điều

hành (như Symbian, SmartPhone,

Linux..) -Hoạt động trên nhiều môi tr ườ ng ứng dụng ( như J2ME, .NET) -Hoạt động

trên nhiều phươ ng thức mã hoá vô tuyến ( như cdma2000,

GPRS, GSM, W-CDMA, WiFi ….) -Hoạt động trên nhiều phươ ng thức mã hoá (

tiếng nói, hình ảnh…). -Hoạt động trên nhiều phạm vi giao thức mạng ( Ipv4, IPv6 …) -

Bộ vi xử lý mạng vớ i các ứng dụng của di động và tính năng chung của PC. -Có bộ nhớ lớ n.

- Đi ể m truy nhậ p vô tuyế n RAP (Radio Access Point):

Chức năng chính của RAP là thực hiện xử lý lớ p 1 của giao diện vô tuyến (mã hóa

kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, tr ải phổ,…). Nó cũng thực hiện một phần khai thác quản lý

tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong.

Điểm truy nhậ p vô tuyến cũng tươ ng tự như Node B trong 3G, tuy nhiên có một số k ỹ thuật mớ i nhằm làm tăng tốc độ đườ ng truyền, đó là:

+ Sử dụng Anten thông minh

Anten thông minh là một thành phần không thể thiếu đượ c trong mạng 4G. Một hệ

thống anten thông minh là sự k ết hợ p của nhiều phần tử anten vớ i một khả năng xử lý tín

hiệu để tự động tối ưu mẫu thu và bức xạ của nó dựa vào sự hồi đáp của môi tr ườ ng tính

hiệu. Hệ thống 3.5G dùng Truy nhậ p gói đườ ng xuống tốc độ cao (HSDPA – High Speed

Downlink Packet Access) dựa trên công nghệ giao diện vô tuyến W-CDMA dự định cung

cấ p tốc độ lên đến 10 Mbps bằng cách sử dụng hiệu quả hơ n phổ tần số 3G hiện hành. Hệ




thống 4G sẽ dùng một phổ tần khác (có thể là 40 hoặc 60 GHz) và có thể cung cấ p lên đến

100 Mbps cho tế bào WAN và đến 1 Gbps đối vớ i truy suất không dây nội bộ.

Mục đích của hệ thống anten thông minh là để làm tăng chất lượ ng tín hiệu của hệ thống vô tuyến bằng cách truyền tậ p trung các tín hiệu vô tuyến trong khi tăng dung lượ ng

bằng cách tăng việc dùng lại tần số. Bảng sau sẽ liệt kê các đặc tính và lợ i ích của một hệ

thống anten thông minh.

Đặc tính Lợ i ích

Độ l ợ i tín hiệu: Tín hiệu ngỏ vào từ Vùng phủ t ố t hơ n: Việc tậ p trung năng

nhiều anten đượ c k ết hợ p lại để tối ưu lượ ng gửi ra trong một tế bào sẽ làm

công suất có sẵn nhằm thiết lậ p mức tăng vùng phủ của tr ạm gốc. Các yêuvùng phủ đã cho. cầu công suất tiêu thụ thấ p hơ n dẫn đến

thờ i gian dùng pin lâu hơ n và kích

thướ c handset sẽ nhỏ hỏn

S ự loại bỏ nhiễ u: Antenna pattern có T ă ng dung l ượ ng :Việc điều khiển chất

thể đượ c tạo ra do các nguồn nhiễu đồngkênh, việc cải thiện tỷ số tín hiệu

lượ ng các null tín hiệu chính xác vàgiảm nhiễu k ết hợ p vớ i việc sử dụng lại

trên nhiễu của tín hiệu thu đượ c. tần số sẽ làm tăng dung lượ ng mạng. K ỹ

thuật thích nghi (như là đa truy cậ p phânchia theo không gian) hổ tr ợ việc

sử dụng lại tần số trong cùng một tế bào.

Phân t ậ p không gian: Thông tin đượ c Loại bỏ đ a đườ ng : Có thể giảm tác

tậ p hợ p từ mảng anten đượ c dùng để tối động tr ải tr ể của kênh, cho phép truyền

thiểu fading và các tác động của truyền tốc độ bit cao hơ n mà không cần dùng

đa đườ ng không mong muốn. bộ cân bằng.

Hiệu quả công suấ t : k ết hợ p các ngỏ Chi phí giảm: Chi phí khuyếch đại côngvào đến nhiều thiết bị để tối ưu tăng ích suất, công suất tiêu thụ giảm và độ tin

xử lý có sẳn trên đườ ng xuống. cậy cao hơ n.

Bảng 2.1: Các đặc tính và l ợ i ích của hệ thố ng anten thông minh




.+ Một trong những k ĩ thuật thích ứng liên k ết sẽ đượ c đề cậ p đến gọi là điều chế và mãhóa thích ứng (AMC – Adaptation and Modulation Coding).Vớ i k ĩ thuật AMC, điều chế vàtỉ lệ mã hóa đượ c thích ứng một cách liên tục và chất lượ ng kênh thay cho việc điều chỉnhcông suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng đượ c sử dụng trong quá trình thíchứng liên k ết. Sự k ết hợ p của hai k ỹ thuật thích ứng liên k ết trên đã thay thế hoàn toàn k ỹ thuật hệ số tr ải phổ biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao. .+ Ghép kênh phân chia tần số tr ực giao OFDM: Tín hiệu gửi đi đượ c chia thành các sóngmang nhỏ, trên mỗi sóng mang đó tín hiệu là “băng hẹ p” và vì vậy tránh đượ c hiệu ứng đađườ ng, tạo nên một khoảng bảo vệ chèn vào giữa mỗi tín hiệu OMDF. OFDM cũng tạo nênmột độ lợ i về phân tậ p tần số, cải thiện hiệu năng của lớ p vật lý. Nó cũng tươ ng thích vớ inhững công nghệ mở r ộng nâng cao khác, như là các anten thông minh và MIMO. Điều nàykhông chỉ tạo nên lợ i ích rõ ràng cho thực thi lớ p vật lý, mà còn hợ p nhất việc cải thiện hiệunăng lớ p 2 nhờ việc đưa ra thêm một mức độ tự do.

Hình 2.7. Nguyên lý OFDM

+ MIMO:MIMO sử dụng ghép kênh tín hiệu giữa r ất nhiều các anten phát và thờ i

gian hay tần số. Nó k ết hợ p vớ i OFDM xử lý các tín hiệu thờ i gian độc lậ p ngay khi dạng

sóng OFDM đượ c thiết k ế chính xác cho kênh. Sự k ết hợ p giữa OFDM và MIMO giúp cho

việc xử lý đơ n giản hơ n, hiệu quả thu phát cao.

Ngoài ra lớ p thâm nhậ p dịch vụ còn sử dụng thêm một số k ỹ thuật khác như k ỹ thuật

SDR,… để tăng thêm tính thích nghi cho UE trong môi tr ườ ng mạng tích hợ p chung.

- Bộ đ i ề u khi ể n truy nhậ p vô tuyế n (RAC: Radio Access Controller):

Bộ điều khiển truy nhậ p vô tuyến (RAC) là phần tử điều khiển của lớ p truy nhậ p vôtuyến. Chức năng RNC dùng để điều khiển lưu lượ ng và quản lý tài nguyên vô tuyến của

lớ p thâm nhậ p vô tuyến.

Đối vớ i một UE thì RAC thực hiện k ết cuối cả đườ ng nối Iu để truyền số liệu ngườ i

sử dụng và cả báo hiệu tươ ng ứng từ/tớ i mạng lõi. RAC cũng k ết cuối báo hiệu điều khiển

tài nguyên vô tuyến, xử lý số liệu lớ p đoạn nối số liệu từ/tớ i giao diện vô tuyến. Các thao

tác quản lý tài nguyên vô tuyến như sắ p xế p các thông số vật mang thâm nhậ p vô tuyến vớ i

các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến.




Chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến: RRM (Radio Resources Management) là một

tậ p hợ p các thuật toán đượ c sử dụng để đảm bảo sự ổn định của đườ ng truyền vô tuyến và

QoS của k ết nối vô tuyến bằng cách chia sẻ và quản lý tài nguyên vô tuyến một cách cóhiệu quả.

Trong 4G, thêm một số k ỹ năng mớ i như yêu cầu phát lại tự động nhanh (HARQ:

Hybrid Automatic Repeat Request), lậ p lịch nhanh, thờ i gian phát truyền dẫn ngắn (TTI:

Transmission Time Interval). Hai tính năng quan tr ọng nhất của công nghệ WCDMA như

điều khiển công suất vòng kín và hệ số tr ải phổ biến thiên không còn đượ c sử dụng.

2.3.2. Lớ p mạng lõi

Mạng lõi phải tích hợ p đượ c tất cả các mạng viễn thông khác như các mạng di động,WLAN, WiMAX, các mạng không dây khác,… Để đạt đượ c điều đó thì trong mạng lõi

phải có:

-Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của NGN trên toàn cầu, ngườ i ta xây dựng hệ thống

truyền dẫn trong mạng lõi sử dụng giao thức IPv6, đặc biệt việc sử dụng IP di động một

cách linh hoạt giúp cho việc k ết hợ p giữa các mạng.

-Cổng đa phươ ng tiện (MGW: Multimedia Gateway): Trong mạng lõi, MGW thực

hiện các chức năng chính là:

+ Thực hiện chuyển đổi dữ liệu sang gói IP và ngượ c lại

+ Thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến dữ liệu từ/tớ i một vùng dịch

vụ của mạng tuỳ thuộc vào vị trí thuê bao. MGW đượ c điều khiển bở i MGCF.

Đườ ng truyền cho các cuộc gọi đượ c

thực hiện giữa RNC và MGW. Thông thườ ng MGW nhận các cuộc gọi từ RNC, chuyển đổi

dữ liệu theo định dạng gói IP và định tuyến các cuộc gọi này đến nơ i nhận trên các đườ ng

tr ục gói. Trong nhiều tr ườ ng hợ p đườ ng tr ục gói sử dụng “Giao thức truyền tải thờ i gian

thực”(RTP: Real Time Transport Protocol) trên “Giao thức Internet” (IP).

Ở nơ i mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PTSN chẳng hạn, có mộtcổng các phươ ng tiện khác (MGW), MGW này sẽ chuyển tiếng thoại đóng gói thành PCM

tiêu chuẩn để đưa đến PTSN. Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này.

Truyền tải kiểu đóng gói này cho phép tiết kiệm đáng k ể độ r ộng băng tần, nhất là khi các

MGW cách xa nhau.

-Các router: Trong mạng lõi thì các router thực hiện chức năng chính là định tuyến

cuộc gọi, đưa các gọi số liệu từ/tớ i các nơ i theo đúng yêu cầu. Các router sử dụng giao thức

định tuyến tiên tiến trong mạng IP như BGP (BGP: Border Gateway Protocol). BGP là giao

thức định tuyến một hệ thống mạng “tự tr ị” AS (AS: Autonomous System). Hệ thống tự tr ị




ở đây là một mạng hoặc một nhóm mạng có cùng quản lý chung vớ i cùng chính sách định

tuyến chung. BGP đượ c sử dụng để thay đổi thông tin định tuyến cho Internet và là giao

thức đượ c sử dụng giữa các nhà cung cấ p dịch vụ ISP. Khi định tuyến trong mạng, dựa trên bảng định tuyến router gửi cho các router “láng giềng” để các BGP láng giềng thay đổi

thông tin định tuyến. Việc cậ p nhậ p định tuyến BGP chỉ thông báo con đườ ng tối ưu để gói

tin tớ i mạng đích.Cùng vớ i việc sử dụng Tuyến liên vùng không phân lớ p CIDR (Classless

Interdomain Routing), đã làm tăng hiệu quả của việc phân lớ p sử dụng địa chỉ IP. Khi BGP

đượ c sử giữa một nhóm mạng (AS) thì giao thức đó gọi là BGP ngoài, còn nếu nhà cung

cấ p dịch vụ sử dụng BGP để thay đổi định tuyến trong một AS, thì giao thức đó là BGP

trong.

Ngoài ra, mạng lõi còn sử dụng một k ỹ thuật mớ i nữa là Chuyển mạch nhãn đa giaothức MPLS (MPLS: Multiprotocol Label Switching). Trong môi tr ườ ng định tuyến bình

thườ ng, các khung truyền từ nguồn đến đích theo từng bướ c từng bướ c một. Định tuyến

đánh giá mỗi khung tiêu đề lớ p 3 và thực hiện bảng định tuyến để xác định bướ c nhảy tiế p

theo hướ ng đến đích. Điều này có khuynh hướ ng làm giảm dung lượ ng mạng bở i vì các yêu

cầu CPU tậ p trung để xử lý mỗi khung. Vớ i sự bùng nổ số ngườ i sử dụng Internet, cùng vớ i

việc yêu cầu thay đổi về lưu lượ ng truyền tải thì phươ ng pháp cũ không đáp ứng đượ c.

MPLS thay đổi kiểu định tuyến từng bướ c bằng cách cho phép các đườ ng dẫn cụ thể trong

mạng dựa trên chất lượ ng và băng tần cần dùng cho các ứng dụng. Nói cách khác, lựa chọn

đườ ng dẫn bây giờ có thể đưa vào lớ p 2. Điều này sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng lưu lượ ng

trong mạng.

2.3.3. Lớ p chứ c năng

Lớ p chức năng điều khiển dùng để điều khiển hệ thống như điều khiển hệ thống báo

hiệu, điều khiển lưu lượ ng, bảo mật thông tin,… đồng thờ i cung cấ p cơ sở hạ tầng cho lớ p

dịch vụ cung cấ p các loại hình dịch vụ khác nhau. Chức năng điều khiển gồm có: . -Chức năng báo hiệu: Báo hiệu trong mạng lõi là loại báo hiệu tậ p trung. Do yêu cầu tích

hợ p đượ c các mạng khác nhau, do đó phải có phươ ng thức báo hiệu giống nhau cho cácmạng. Ở mạng lõi ngườ i ta xây dựng các trung tâm mã điểm báo hiệu STP dùng để điềukhiển báo hiệu trong toàn mạng và để liên k ết vớ i các trung tâm mã điểm báo hiệu của cácnhà cung cấ p dịch vụ khác trong nướ c và trên quốc tế. Một đặc điểm chính trong mạng 4Glà tất cả đều hội tụ trên nền IP, do đó giao thức báo hiệu thực hiện chính trên mạng 4G làSS7oIP. Điều này đượ c thực hiện thông qua Gateway báo hiệu (SGW – Signallinggateway). Chức năng chính của SGW là k ết nối các mạng báo hiệu khác nhau thông quaviệc chuyển đổi giữa các lớ p và điều khiển thực hiện báo hiệu trong nội mạng thông quagiao thức SS7oIP. . -Chức năng bảo mật: Đây là một trong những chức năng quan tr ọng trong hệ thốngtươ ng lai, nó đảm bảo cho việc thông tin của ngườ i sử dụng đượ c an toàn, bí mật và có tính




.+ Quản lý UE khi thâm nhậ p vào mạng. .+ Cậ p nhật các vùng định tuyến. .+ Quản lý thay đổi Handover và phân định lại vùng phục vụ cho các UE thực hiệnhandover.

-Chức năng IP Multimedia: Đây là khối chức năng tiên tiến so vớ i các mạng di động

2G. Điểm chính của khối chức năng này là thực hiện các chức năng điều khiển, quản lý các

phiên làm việc IP trong mạng 4G. Các thành phần trong IP Multimedia bao gồm:

Hình 2.8. C ấ u trúc chứ c năng của khố i IP Multimedia

+ HSS (Home Subcriber Server): Đây là cơ sở dữ liệu chính của hệ thống trong đó

lưu giữ toàn bộ các thông tin về thuê bao và các dữ liệu liên quan đến dịch vụ IP Media.

Các thông tin này bao gồm số nhận thực thuê bao, các thông tin đăng ký, các tham số truy

nhậ p …. Nó bao gồm các chức năng tươ ng tự như của HLR, AUC trong hệ thống di động

chuyển mạch kênh nhưng đối vớ i các thuê bao và dịch vụ chuyển mạch gói.

+CSCF (Call Session Control Function): Chức năng điều khiển tr ạng thái

phiên cuộc gọi, quản lý việc thiết lậ p, duy trì và giải phóng các phiên đa phươ ng tiện

đến và từ ngườ i sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến.

+MRCF (Multimedia Resource Control Function): Chức năng điều khiển tài

nguyên đa phươ ng tiện. Khi có yêu cầu về các phiên làm việc đa phươ ng tiện,

MRFC sẽ điều khiển thực hiện trên MRFP. MRFC cũng đảm nhận chức năng gửi




các thông tin về tính cướ c. .+ MRFP (Multimedia Resource Function Process): Cung cấ p tài nguyênđượ c yêu cầu và

chỉ dẫn bở i MRFC. MRFP thực hiện những chức năng sau:. • K ết hợ p giữa các dòng dữ liệu media đầu vào (có thể từ nhiều nhà cung cấ p).. • Là nguồn cung cấ p các thông báo về đa phươ ng tiện.. • Xử lý các dòng dữ liệu đa phươ ng tiện như chuyển đổi mã âm thanh …. .+ MGCF (Media Gateway Control Function): Chức năng điều khiển thiết lậ p k ết nối giữamạng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Nó xử lý các báo hiệu dịch vụ đến từ cácthuê bao chuyển mạch gói và thực hiện chuyển đổi giao thức làm việc giữa 2 mạng.

2.3.4. Lớ p d ị ch vụ:

Có chức năng cung cấ p các dịch vụ theo yêu cầu của ngườ i dùng, có chất lượ ng cao

như: Các dịch vụ thông tin định vị, dịch vụ đa phươ ng tiện chất lượ ng cao, dịch vụ điềukhiển từ xa,… Vớ i mô hình này, lớ p dịch vụ là lớ p cung cấ p các nội dung về dữ liệu cho

ngườ i sử dụng, đồng thờ i nó tươ ng tác vớ i

2.4. CÔNG NGHỆ TRÊN IP VÀ IP DI ĐỘNG

Trong hệ thống thông tin di động 4G thì IP di động (MIP: Mobile IP) là một vấn đề

r ất quan tr ọng. Vấn đề thách thức đối vớ i IP di động là phải chuyển các ứng dụng IP đến

các k ết cuối di động. Hiện nay có hai phiên bản MIP là MIPv4 và MIPv6 đượ c thiết k ế để

đảm bảo hỗ tr ợ di động bên trong mạng IPv4 và mạng IPv6 tươ ng ứng. Trong hệ thống

thông tin di động 4G, trong giai đoạn đầu, chúng ta sử dụng cả hai loại này, sau đó sẽ dần

thay thế IPv4 để đượ c mạng toàn IPv6. Bở i vì MIPv6 có nhiều ưu điểm hơ n hẳn so vớ i

MIPv4 như:

-Đánh địa chỉ: Chúng ta thấy r ằng vớ i độ dài 32bit thì MIPv4 không thể đánh hết địa

chỉ cho các thiết bị đầu cuối đượ c, còn ở MIPv6 thì số bit dùng để đánh địa chỉ là 128bit đủ

sức để đánh địa chỉ cho toàn bộ các thiết bị.

-Việc định tuyến tối ưu chỉ là một bộ phận thêm vào cho MIPv4 nhưng nó lại là một

bộ phận tích hợ p của MIPv6.

-Định tuyến tối ưu MIPv4 vẫn đòi hỏi truyền đườ ng hầm lưu lượ ng giữa các máy

tính đối tác và nút di động. Trong MIPv6 các gói có thể gửi đi không theo tunnel mà chỉ cần

bổ sung thêm một tiêu đề định tuyến…

Các loại truy nhậ p trong mạng 4G

Trong giai đoạn phát triển đầu của mạng 4G, thì tồn tại cả hai giao thức IP là MIPv4 và

MIPv6, do đó yêu cầu phải có sự chuyển đổi địa chỉ trong quá trình truy nhậ p khi cần thiết.




Truy nhậ p từ MS đến các dịch vụ có các khả năng sau:

1) MS IPv4 truy nhậ p dịch vụ IPv4 qua mạng IPv4:

Cả MS, loại dịch vụ, và cả mạng sử dụng chung một giao thức đó là IPv4.

Tr ườ ng hợ p này thườ ng xảy ra khi chúng là các dịch vụ và thiết bị đầu cuối

của 2,5G và 3G. Khi MS và dịch vụ trong cùng mạng, địa chỉ IPv4 cá nhân

đượ c sử dụng, còn khi dịch vụ ở ngoài mạng thì phải sử dụng địa chỉ IPv4

công cộng để định tuyến, do đó bộ phiên dịch địa chỉ mạng NAT (NAT:

Network Address Translator) đượ c sử dụng.

2) MS IPv6 truy nhậ p dịch vụ IPv6 qua mạng IPv6

Trong tr ườ ng hợ p này, cả MS, loại hình dịch vụ và mạng cũng đều sử dụngcùng giao thức IPv6. Vớ i địa chỉ IPv6, chúng ta không cần hỗ tr ợ của bộ phiên dịch

địa chỉ mạng (NAT). Khi cả dịch vụ và ngườ i dùng nằm cùng trong một mạng thì

chúng ta có thể dùng địa chỉ vị trí IPv6. 3) MS IPv6 truy nhậ p dịch vụ IPv6 thông

qua mang IPv4 Thườ ng xảy ra trong giai đoạn đầu phát triển IPv6, yêu cầu có tunnel

của IPv6 qua IPv4. Có hai tr ườ ng hợ p xảy ra: a) MS IPv6 ở trong mạng IPv6 nhưng

phần mạng ngoài k ết nối tớ i dịch vụ là IPv4. b) MS IPv6 roam tớ i một mạng IPv4 4)

MS IPv6 truy nhậ p dịch vụ IPv4 Tr ườ ng hợ p này ít xảy ra trong mạng 4G. Tuy

nhiên khi xảy ra nhiều thì yêu cầu phải có NAT. 5) MS IPv4 truy nhậ p dịch vụ củaIPv6 Tr ườ ng hợ p này yêu cầu phải có bộ phiên dịch địa chỉ từ địa chỉ IPv4 sang địa

chỉ IPv6. Điều này sẽ đượ c hỗ tr ợ bở i một Router hoặc một node nào đó 6) MS IPv4

truy nhậ p dịch vụ IPv4 thông qua mạng IPv6

Giao tiế p giữa hai mạng dịch vụ: 7) Server IPv4 giao tiế p vớ i Server IPv4 thông qua mạng

IPv4 8) Server IPv6 giao tiế p vớ i Server IPv6 thông qua mạng IPv6 9) Server IPv6

giao tiế p vớ i Server IPv6 thông qua mạng IPv4 Tr ườ ng hợ p này thườ ng xảy ra trong

giai đoạn đầu chuyển tiế p lên IPv6. Yêu cầu phải có đườ ng hầm (Tunnel) từ IPv6

qua IPv4. Đườ ng hầm này có thể đượ c thiết lậ p tr ướ c hoặc đượ c thiết lậ p tự động.

10) Server IPv6 giao tiế p vớ i Server IPv4 Tr ườ ng hợ p này yêu cầu có bộ phiên dịch

địa chỉ mạng-phiên dịch giao thức NAT-PT. Nếu Server IPv6 là một IMS, thì ngoài

việc chuyển đổi và riêng biệt giao thức IP, cón phải chuyển đổi SIP/SDP qua một

ALG. 11) Server IPv4 giao tiế p vớ i Server IPv6 Tr ườ ng hợ p này giống tr ườ ng hợ p 4

12) Server IPv4 giao tiế p vớ i Server IPv4 thông qua mạng IPv6 Tr ườ ng hợ p này ít

xảy ra, bở i khi IPv6 chiếm ưu thế trong mạng và IPv4 không đủ thì khi đó tất cả dịch

vụ sẽ đượ c triển khai IPv6.




CHƯƠ NG 3

DỊCH VỤ VÀ CHẤT LƯỢ NG DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G

3.1. DỊCH VỤ TRONG MẠNG 4G

Sự cạnh tranh gay gắt trong l ĩ nh vực mạng thông tin cũng như mạng viễn thông đang

diễn ra trong những năm gần đây. Khi sự cạnh tranh gia tăng, điều đặc biệt quan tr ọng đối

vớ i các công ty là xác định vị trí thích hợ p để mang lại thuận lợ i cho bản thân mình, và để

chuẩn bị cho môi tr ườ ng truyền thông mớ i đang nổi lên. Trong môi tr ườ ng này, sự hòa

nhậ p, liên k ết và cạnh tranh của các thành viên mớ i tham gia vào thị tr ườ ng phải hoạt động

tích cực để tìm ra phươ ng thức mớ i, nhằm giữ và thu hút hầu hết các khách hàng có tiềmnăng. Các nhà cung cấ p dịch vụ hiện nay đang cố gắng tìm ra lối đi riêng cho mình để tạo

ra sự khác biệt vớ i các nhà cung cấ p khác, chẳng hạn như tìm kiếm phươ ng thức mớ i để

đóng nhãn và đóng gói dịch vụ, thực hiện giảm các chi phí hoạt động,…

Trong các chươ ng tr ướ c chúng ta đã nghiên cứu vì sao phải lên 4G? Vì nó có thể đáp

ứng đượ c: tốc độ truy nhậ p lên tớ i 200Mb/s, hỗ tr ợ roaming toàn cầu, dựa trên mạng lõi

thuần IP, tươ ng tác mạnh vớ i các mạng khác cùng tồn tại… Tất cả các yếu tố đó đã mở ra

một khả năng cung cấ p dịch vụ dồi dào cho mạng 4G. Có ba loại dịch vụ chủ yếu trong 4G:

dịch vụ thờ i gian thực và thờ i gian không thực, dịch vụ nội dung, dịch vụ quản lý. Các dịchvụ này giúp cho các nhà khai thác có sự điều khiển, bảo mật và độ tin cậy tốt hơ n đồng thờ i

giảm chi phí vận hành. Nhờ đó, các nhà cung cấ p dịch vụ có thể nhanh chóng có nguồn thu

mớ i. Phần sau sẽ đề cậ p tớ i các yêu cầu về dịch vụ trong 4G và một số dịch vụ có thể triển

khai tr ướ c mắt.

3.1.2 Các loại dịch vụ cung cấp

Cũng giống như hệ thống thông tin di dộng thế hệ 3, các hệ thống thông tin di động thế

hệ 4 cũng sẽ cung cấ p các loại dich vụ chính: di động, viễn thông và internet nhưng vớ i tốc

độ cao hơ n lên đến 200 Mbit/s và điều đáng quan tâm hơ n là các dịch vụ đa phươ ng tiện.Vớ i khả năng cung cấ p các dịch vụ tốc độ bit cao, các hệ thống thông tin di động thế hệ 4

cung cấ p các dịch vụ chất lượ ng tốt, đảm bảo: Điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, các

dịch vụ thông tin về vị trí, các dịch vụ thươ ng mại di động, các dịch vụ phân phối nội dung,

các dịch vụ hỗ tr ợ tải dữ liệu, các dịch vụ điều khiển từ xa, các dịch số liệu tốc độ bít thấ p,

dịch vụ số liệu bít cao… Cũng có thể phân chia dịch vụ thành hai loại chính: Dịch vụ cơ sở

và dịch vụ đa phươ ng tiện.Các dịch vụ cơ sở gồm:




-Các d ịch vụ xa (Teleservice): “ Là một kiểu dịch vụ viễn thông cung cấ p các khả năng

đầy đủ bao gồm cả chức năng thiết bị đầu cuối để thông tin giữa hai ngườ i sử dụng theo các

giao thức đượ c thỏa thuận giữa các cơ quan quản lý ” bao gồm: điện thoại, các cuộc gọikhẩn, dịch vụ bản tin ngắn, các dịch vụ nhóm thoại, phát thanh thoại.v.v

-Các d ịch vụ mang (Bearer Service): “ Là một loại dịch vụ viễn thông cung cấ p khả

năng để truyền dẫn tín hiệu giữa hai giao diện ng ườ i sử d ụng – mạng ”.

-Các d ịch vụ bổ sung (Supplementary): gồm có:

. + Các dịch vụ bổ sung bao gồm .+ Các dịch vụ bổ sung cho gọi .+ Các dịch vụ bổ sung đa phía .+ Các dịch vụ bổ sung cho một cộng đồng . + Các dịch vụ bổ sung tính cướ c

+ Các dịch vụ bổ sung hạn chế cuộc gọi Các

dịch vụ đa phươ ng tiện gồm:

. -Các d ịch vụ đ iể m t ớ i đ iể m đố i xứ ng : Truyền hình hội nghị (chất lượ ng cao, thấ p), điệnthoại thấy hình, điện thoại, truy nhậ p Internet thư điện tử, điện thoại IP .-Các d ịch vụ đ iể m t ớ i đ iể m không đố i xứ ng : Y tế từ xa có hình ảnh, thư tiếng, truy xuấtcơ sở dữ liệu như mua hàng theo catalog video, video theo yêu cầu (tin tức, thể thao, phim), báo điện tử, xuất bản điện tử, Fax.

-Các d ịch đ iể m đ a đ iể m đ a phươ ng : Các dịch vụ phân phối thông tin gồm có

tin tức, dự báo thờ i tiết, truyền hình di động, truyền thanh di động,… Sau

đây xin đưa ra một số dịch vụ điển hình cho mạng 4G.

Một số loại hình dịch vụ điển hình cho 4G

Truyền thông tốc độ cao (High Multimedia): Vớ i khả năng truyền số liệu tốc độ cao, 4G cho phép truy cậ p internet vớ i tốc độ r ất cao, phục vụ chocác ứng dụng theo yêu cầu như: video độ phân giải cao, audio chất lượ ng hoặccác ứng dụng mua bán tr ực tuyến vớ i các sản phẩm hữu hình như âm nhạc,

phần mềm…

Dịch vụ thoại (Voice telephony): 4G vẫn cung cấ p các dịch vụ thoạikhácnhau đang tồn tại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, cácthuộctính AIN khác nhau, Centrex, Class,… Tuy nhiên cần lưu ý là 4Gkhông cố gắng lặ p lại các dịch vụ thoại truyền thống hiện đang cung cấ p; dịchvụ thìvẫn đảm bảo nhưng công nghệ thì thay đổi, chủ yếu dùng thoại trênnền IP.




Tin nhắn (Messaging): Không giống như dịch vụ tin nhắn thôngthườ ngtrong mạng 2G, 3G chỉ đơ n thuần là bản tin text. Tin nhắn trong 4Gcho phép email đi kèm và có thể đượ c sử dụng trong việc thanh toán tr ựctuyếncho các dịch vụ gia đình như mua vé xem phim, thanh toán hóa đơ nđiệnnướ c,…

Dịch vụ dữ liệu (Data Service ) cho phép thiết lậ p k ết nối thờ i gianthựcgiữa các đầu cuối, cùng vớ i các đặc tả giá tr ị giá tăng như tính tin cậyvà

phục hồi nhanh k ết nối, các k ết nối chuyển mạch ảo (SVC- SwitchedVirtual Connection), và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi,… Tómlại cácdịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lậ p k ết nối theo băng thông và chấtlượ ngdịch vụ QoS theo yêu cầu.

Dịch vụ đa phươ ng tiện (Multimedia Service): cho phép nhiềungườ itham gia tươ ng tác vớ i nhau qua thoại, video, dữ liệu. Các dịch vụ nàycho phép khách hàng vừa nói chuyện, vừa hiển thị thông tin. Ngoài ra, cácmáytính còn có thể cộng tác vớ i nhau.

Tính toán mạng công cộng (PNC: Public Network Computing):Cungcấ p các dịch vụ tính toán dựa trên cơ sở mạng công cộng cho thươ ngmại vàcác khách hàng. Ví dụ nhà cung cấ p mạng công cộng có thể cung cấ pkhả năng lưu tr ữ và xử lý riêng ( chẳng hạn như làm chủ một trang web,lưu tr ữ/

bảo vệ/ dự phòng các file số liệu hay chạy một ứng dụng tính toán). Như một sự lựa chọn, các nhà cung cấ p dịch vụ mạng công cộng có thể cung cấ pcác dịch vụ thươ ng mại cụ thể (như hoạch định tài nguyên công ty(ERP:Enterprise Resource Planning), dự báo thờ i gian, hóa đơ n chứngthực,…)vớ i tất cả hoặc một phần các lưu tr ữ và xử lý xảy ra trên mạng. Nhàcungcấ p dịch vụ có thể tính cướ c theo giờ , ngày, tuần,… hay theo phí bản




quyền

đối vớ i dịch vụ.

Bản tin hợ p nhất (Unified Messaging): Hỗ tr ợ cung cấ p các dịch vụ voice

mail, email, fax mail, pages qua các giao diện chung. Thông qua các giaodiện này, ngườ i sử dụng sẽ truy nhậ p (cũng như đượ c thông báo) tất cả các

loại tin nhắn trên, không phụ thuộc vào hình thức truy nhậ p (hữu tuyến hay

vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vô tuyến). Đặc biệt k ỹ thuật chuyển đổi

lờ i nói sang file văn bản và ngượ c lại đượ c thực hiện ở server ứng dụng cần

phải đượ c sử dụng ở dịch vụ này.

Môi giớ i thông tin (Information Brokering): Bao gồm quảng cáo,tìmkiếm và cung cấ p thông tin đến khách hàng tươ ng ứng vớ i nhà cungcấ p. Vídụ như khách hàng có thể nhận thông tin trên cơ sở các tiêu chuẩn cụ thể hay trên các cơ sở tham chiếu cá nhân,…

Thươ ng mại điện tử (E-Commerce/ M-Commerce): Cho phépkháchhàng mua hàng hóa, dịch vụ đượ c xử lý bằng điện tử trên mạng; có thể baogồm cả việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanh toán tiền, cungcấ pkhả năng bảo mật,… Ngân hàng tại nhà và đi chợ tại nhà nằm trongdanhmục các dịch vụ này; bao gồm cả các ứng dụng thươ ng mại, ví dụ như quảnlý dây chuyển cung cấ p và các ứng dụng quản lý tri thức.

Trò chơ i tươ ng tác trên mạng (Interactive gaming): Cung cấ p chokháchhàng một phươ ng thức gặ p nhau tr ực tuyến và tạo ra các trò chơ i

tươ ng tác(chẳng hạn như video games)

Thự c tế ảo phân tán (Distributed Virtual Reality): tham chiếu đếnsự thay đổi đượ c tạo ra có tính chất k ỹ thuật của các sự kiện, con ngườ i,địađiểm, kinh nghiệm,… của thế giớ i thực, ở đó những ngườ i tham dự vàcácnhà cung cấ p kinh nghiệm ảo là phân tán về địa lý. Dịch vụ này yêucầu sự




phối hợ p r ất phức tạ p của các tài nguyên khác nhau.

Quản lý tại gia (Home Manager): Vớ i sự ra đờ i của các thiết bị

mạngthông minh, các dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảovệ tại nhà, các hệ thống đang hoạt động, các hệ thống giải trí, và cáccôngcụ khác tại nhà. Giả sử như chúng ta đang xem ti vi và có chuông cửa,

không vấn đề gì cả, ta chỉ việc sử dụng điều khiển ti vi từ xa để xemđượ ctrên màn hình ai đang đứng tr ướ c cửa nhà mình. Hoặc chẳng hạn như chúngta có thể quan sát đượ c ngôi nhà của mình trong khi đang đi xa, hoặc

quansát đượ c ngườ i trông tr ẻ đang chăm sóc em bé như thế nào khi ta đanglàmviệc tại cơ quan.

Ngoài các dịch vụ đã nêu trên còn có r ất nhiều dịch vụ khác có thể triển khai

trong môi tr ườ ng 4G như: các dịch vụ ứng dụng trong y học, chính phủ điện tử, nghiên

cứu đào tạo từ xa, nhắn tin đa phươ ng tiện,… Như vậy các dịch vụ thế hệ sau là r ất đadạng và phong phú, việc xây dựng, phát triển và triển khai chúng là mở và linh hoạt.

Chính vì vậy nó thuận tiện cho các nhà cung cấ p dịch vụ và ứng dụng triển khai dịch vụ

đến cho khách hàng trong mạng 4G.

3.1.2.1 Các yêu cầu về d ị ch vụ D ị ch vụ trên mạng di động 4G cần tuân theo các đặc tính

sau:

Dịch vụ truy nhậ p không đồng nhất: các hệ thống 4G sẽ phải cung cấ p nhiều dạng

dịch vụ ứng vớ i nhiều loại thiết bị truy nhậ p đầu cuối của khách hàng, các mạng

truyền dẫn và các tiêu chuẩn dịch vụ đượ c mong đợ i. Các kiến trúc dịch vụ đầu cuối

sẽ phải khai thác phươ ng tiện phần mềm để có đượ c sự đồng hợ p tác.

Mạng truy nhậ p không đồng nhất: Có một loạt các k ỹ thuật mạng sẽ đượ c sử dụng

tại cùng một thờ i gian bao gồm các k ỹ thuật dùng trong các mạng cũ như EDGE,

HSCSD, GPRS và cả các mạng peer-to-peer, Wifi, bluetooth…Các kiến trúc 4G

phải cung cấ p dịch vụ trong suốt nhờ tr ừu tượ ng hóa các mode khác biệt cơ bản

trong hoạt động của mạng.

Nhãn dịch vụ: Kiến trúc dịch vụ phải là một thực thể thươ ng mại cung cấ p các dịch




vụ tăng cườ ng, vớ i ngh ĩ a từ nhà cung cấ p dịch vụ này đến nhà cung cấ p dịch vụ

khác, điều này đượ c thực hiện nhờ kiến trúc mạng và kiến trúc dịch vụ.

Các ki ế n trúc d ị ch vụ trong mạng di động 4G phải tuân theo các tính chấ t sau:

Các mẫu ấn định tài nguyên và dịch vụ mở : Các khung dịch vụ phải đượ c tạo ra,

thiết lậ p và sắ p xế p một cách độc lậ p trong các miền chồng lấn của các nhà cung cấ p

dịch vụ. Việc cung cấ p các tài nguyên, khả năng và tr ạng thái hiện thờ i cần đượ c mô

tả và trao đổi giữa các nhà cung cấ p dịch vụ liên k ết vớ i nhau, đó là mục đích “tái

bản lại tài nguyên” tại đó các dịch vụ đượ c k ết hợ p hay thực hiện các chức năng

thông qua nhà cung cấ p địa phươ ng.

Mẫu nguyên lý và thỏa thuận khả năng mở : Hiển nhiên thỏa thuận khả năng cầnđượ c hiểu trong môi tr ườ ng có nhiều sự k ết hợ p và phức tạ p hơ n các mạng điện

thoại truyền thống. Đây là yêu cầu tự nhiên giống như một thị tr ườ ng dựa trên khuôn

dạng ấn định dịch vụ. Thực ra đó là các k ỹ thuật ấn định động dựa trên các phươ ng

pháp kinh tế như đấu giá điện tử, đi đôi vớ i các hệ thống thanh toán/quảng cáo/thanh

toán thờ i gian thực cho sử dụng các tài nguyên.

Quản lý trách nhiệm: Các k ỹ thuật quản lý trách nhiệm dựa trên quan hệ giữa các

nhà cung cấ p dịch vụ vớ i ngườ i sử dụng và giữa các nhà cung cấ p dịch vụ vớ i nhau.Các mối quan hệ đang tồn tại giữa các nhà cung cấ p dịch vụ đượ c dựa trên các hợ p

đồng giữa các hãng kinh doanh lớ n mạnh. Các giả thiết có thể không phù hợ p trong

tr ườ ng hợ p các nhà cung cấ p dịch vụ tăng bất thườ ng. “Better business bureau” cung

cấ p một tốc độ dịch vụ ở đó chia thành các bên tham gia tin cậy từ các thành viên

không tin cậy.

Các nhóm dịch vụ k ết hợ p: Một mẫu đượ c sử dụng cho định hình k ết hợ p dịch vụ

động thông qua các k ỹ thuật hợ p tác đượ c yêu cầu. Các tính chất mong muốn có thể

bao gồm khả năng khám phá các liên k ết tiềm năng, các k ỹ thuật cho thiết lậ p cácmối quan hệ trách nhiệm, cho quản lý các liên hệ trách nhiệm phân tán và quản lý

các cấ p độ thay đổi của các hệ thống trong suốt. Chú ý là không phải tất cả các liên

k ết đều là các đối tác tiềm năng. Ví dụ nhà cung cấ p WiFi có thể k ết hợ p vớ i một

nhà cung cấ p dịch vụ thoại di động tế bào để cung cấ p hai phần tách biệt ứng dữ liệu

cần băng thông lớ n và các luồng thoại cần băng thông thấ p trong việc hỗ tr ợ các ứng

dụng hội thảo đa phươ ng tiện của ngườ i sử dụng. Trong tr ườ ng hợ p này, giả sử là

trong cùng lân cận của ngườ i sử dụng tồn tại một điện thoại di động và một số loại

thiết bị vi tính màn hình liền, các thiết bị này hình thành một liên k ết cho một ứng




dụng hỗ tr ợ trong suốt vớ i dịch vụ audio di theo đườ ng mạng điện thoại còn dịch vụ

video di theo đườ ng mạng WiFi.

Khả năng chịu lỗi dịch vụ: Các liên minh có thể, nhóm dịch vụ k ết hợ p cung cấ p cơ

hội cho khả năng chịu lỗi tiên tiến. Các tính chất mong muốn trong khía cạnh này

bao gồm khám phá lỗi, đăng kí dịch vụ và phát hiện nhờ mode đa truy nhậ p.

3.1.2.2 Xu hướ ng d ị ch vụ trong mạng 4G

Để xác định đượ c các dịch vụ trong mạng 4G cũng như chiến lượ c đầu tư

của các công ty, xu hướ ng phát triển các dịch vụ trong tươ ng lai là vấn đề r ất cần

xem xét.

Tr ướ c hết chúng ta cần quan tâm đến xu hướ ng của dịch vụ thoại. Đây là

dịch vụ phổ biến, lâu đờ i và thu nhiều lợ i nhuận nhất từ những ngày đầu cho đến nay. Do

đó, dịch vụ thoại truyền thống sẽ tiế p tục tồn tại trong thờ i gian dài. Sau đó, một phần dịch

vụ truyền thống này chuyển sang thông tin di động và thoại qua IP.

Đối vớ i dịch vụ truyền thông đa phươ ng tiện, hiện nay H.323 đã là môi

tr ườ ng cho giải pháp thoại qua giao thức IP và các dịch vụ đa phươ ng tiệntươ ng đối đơ n giản. Tuy nhiên, sau đó SIP sẽ thay thế cho H.323 do SIP có

nhiều ưu điểm hơ n và thích hợ p vớ i các dịch vụ truyền thông đa phươ ng tiện

phức tạ p.

Trong tươ ng lai, tính cướ c dịch vụ theo nội dung và chất lượ ng, không theo

thờ i gian sẽ chiếm ưu thế.

Cuối cùng, phươ ng thức truy nhậ p mạng, ra lệnh, nhận thông tin,… bằng lờ i

nói (voice portal) sẽ là một chọn lựa trong tươ ng lai. Hiện nay, k ỹ thuật

chuyển đổi từ lờ i nói sang file văn bản và ngượ c lại đang phát triển mạnh.

Mục tiêu chính của các dịch vụ trong 4G là cho phép khách hàng có thể lấy thông tin

họ muốn ở bất k ỳ dạng nào, trong bất k ỳ điều kiện nào, tại mọi nơ i và dung lượ ng tùy ý.

Dựa trên các khuynh hướ ng đượ c đề cậ p ở trên, sau đây là một số đặc tính dịch vụ quan

tr ọng trong mạng 4G:

Liên lạc thông tin r ộng khắ p, thờ i gian thực, đa phươ ng tiện, đảm bảo độ tin

cậy, thân thiện trong việc liên k ết các thuê bao, truy nhậ p tốc độ cao và truyền

tải thông tin vớ i bất k ỳ phươ ng tiện nào, vào mọi lúc, tại mọi nơ i,…




của những ngườ i sử dụng dịch vụ. Điều này sẽ đượ c xem xét theo các nội dung sau:

Khái niệm QoS.

Mối quan hệ giữa QoS và NP

Các chỉ tiêu về QoS và NP

Một điều hiển nhiên là một dịch vụ đượ c sử dụng chỉ khi nó đượ c cung cấ p và

ngườ i ta mong muốn nhà cung cấ p dịch vụ có sự hiểu biết cụ thể về chất lượ ng của

các dịch vụ mà họ phát hành. Theo quan điểm của nhà cung cấ p dịch vụ, khái niệm

NP là một chuỗi các tham số mạng có thể đượ c xác định, đượ c đo và đượ c điều

hành để có thể đạt mức độ hài lòng của ngườ i sử dụng về chất lượ ng dịch vụ. Nhà

cung cấ p dịch vụ có nhiệm vụ phải tổ hợ p các tham số NP khác nhau thành một bộ chỉ tiêu để có thể vừa đảm bảo các nhu cầu lợ i ích kinh tế của mình đồng thờ i phải

thoả mãn một cách tốt nhất cho những ngườ i sử dụng dịch vụ.

Trong khi sử dụng dịch vụ, thông thườ ng ngườ i sử dụng chỉ biết đến nhà cung cấ p

dịch vụ. Mức độ hài lòng của ngườ i sử dụng dịch vụ phụ thuộc vào chất lượ ng dịch vụ QoS

hay những cảm nhận sau cùng của khách hàng về thực hiện dịch vụ

Hỗ tr ợ dịch vụ (service support performance)

Khai thác dịch vụ (service operability performance)

Năng lực phục vụ (serveability performance)

An toàn dịch vụ ( service security performance)




Hình 3.1: Khái ni ệ m QoS và mố i quan hệ QoS vớ i chấ t l ượ ng mạng

Hỗ tr ợ dịch vụ: là khả năng của một tổ chức cung cấ p dịch vụ và tr ợ giúp trong

việc sử dụng dịch vụ đã cung cấ p .

Khai thác dịch vụ: là khả năng vận hành dịch vụ một cách thành công và dễ dàng

của ngườ i sử dụng, bao gồm các đặc tính về thiết bị đầu cuối, các âm hiệu và tin báo dễ

hiểu

Mức độ an toàn dịch vụ: là mức độ bảo vệ chống lại sự giám sát trái phép, sử dụng

gian lận, quấy phá, thao tác sai, thảm hoạ thiên nhiên.




Năng lực phục vụ: là khả năng dịch vụ đạt đượ c khi ngườ i sử dụng yêu cầu và tiế p

tục đượ c cung cấ p mà không có sự suy giảm quá mức trong khoảng thờ i gian sử dụng(trong những sự thay đổi xác định và các điều kiện khác nhau). Khả năng phục vụ là phần

phụ thuộc vào đặc tính mạng nhiều nhất và tiế p tục đượ c chia thành ba khái niệm:

-Năng lực truy nhậ p đến dịch vụ (service accessibility performance): là khả năng dịch

vụ đạt đượ c trong những sự thay đổi xác định và các điều kiện khác nhau khi đượ c

yêu cầu bở i ngườ i sử dụng

-Năng lực duy trì dịch vụ (service retainability performance): là khả năng của một dịch

vụ tiế p tục đượ c cung cấ p trong các điều kiện đưa ra trong khoảng thờ i gian sử dụng.

-Mức độ hoàn hảo của dịch vụ (service integrity performance): là mức độ dịch vụ đượ c

cung cấ p mà không bị suy giảm quá mức, một khi đã đạt đượ c

Năng lực tính cướ c chính là thông số đánh giá về ghi cướ c và hoá đơ n, trong đó

phần xác suất về tính cướ c sai, tính cướ c thừa và tính cướ c thiếu thuộc về chỉ tiêu của QoS.

Phần đánh giá về độ chính xác ghi cướ c là chỉ tiêu của chất lượ ng mạng.

Qua hình vẽ 3.1, chúng ta cũng thấy r ằng năng lực phục vụ sẽ có mối liên hệ vớ i

các khái niệm thuộc phần chất lượ ng mạng như khả năng xử lý lưu lượ ng, độ tin cậy, tài

nguyên và phươ ng tiện cũng như chất lượ ng truyền dẫn (gồm cả năng lực truyền lan). Điềunày có ngh ĩ a là QoS có mối quan hệ chặt chẽ vớ i chất lượ ng mạng. Chất lượ ng mạng là khả

năng của mạng cung cấ p các chức năng liên quan đến thông tin giữa những ngườ i sử dụng

(theo ITU-E800).

Dịch vụ viễn thông là các hoạt động tr ực tiế p hoặc gián tiế p của các doanh nghiệ p

cung cấ p cho khách hàng khả năng truyền, đưa và nhận các loại thông tin thông qua mạng

lướ i viễn thông công cộng. QoS đượ c xác định bằng các chỉ tiêu định tính và chỉ tiêu định

lượ ng. Chỉ tiêu định tính thể hiện sự cảm nhận của khách hàng, còn chỉ tiêu định lượ ng

đượ c thể hiện bằng số liệu đo cụ thể.

Có r ất nhiều tổ chức đưa ra các khái niệm QoS như ISO/IEC, RM-ODP, ETSI… tuy

nhiên các khái niệm này không hoàn toàn giống nhau. Sau đây sẽ trình bày thêm khái niệm

QoS theo ETSI.

3.2.1.2 Khái ni ệ m QoS theo ETSI

Theo ETSI thì quan điểm của ngườ i sử dụng /khách hàng về

mức độ QoS là sự mô tả các tham số sau: -Tổng hợ p những

k ết quả mà ngườ i sử dụng/khách hàng nhận đượ c, bao gồm cả




những nguyên nhân liên quan đến mạng -Không phụ thuộc

vào những hiểu biết của khách hàng về thiết k ế mạng chi tiết -

Nắm đượ c các khía cạch của dịch vụ theo quan điểm của

ngườ i sử dụng/khách hàng -Các khái niệm liên quan đến

mạng đượ c mô tả theo một ngôn ngữ chung, dễ hiểu bở i

ngườ i sử dụng/khách hàng và nhà cung cấ p dịch vụ. -Có sự

hiểu biết giữa ngườ i sử dụng/khách hàng và nhà cung cấ p

dịch vụ

Hình 3.2: M ố i liên hệ gi ữ a các khái ni ệ m QoS theo ETSI

3.2.2 Kiến trúc QoS

Có r ất nhiều kiến trúc QoS đượ c đưa ra cho mạng di động 4G. Sau đây sẽ giớ i

thiệu một kiến trúc QoS:

Để đảm bảo QoS cần phải có kiến trúc QoS. Nó là một framework đảm bảo chất

lượ ng từ đầu cuối đến đầu cuối và cung cấ p các chức năng tích hợ p về quản lý điều khiển

QoS, và giao diện QoS

Các nguyên tắc của QoS: -Tích hợ p (Integration): có khả năng cấu hình lại, có thể dự đoán

truớ c và có thể quản lý đượ c thông qua tất cả các lớ p mạng




đề liên quan đến chất lượ ng dịch vụ trong các sản phẩm của mình, đó là một ưu

thế cạnh tranh quan tr ọng. Tuy nhiên quá trình vẫn đang phát triển.

Các dịch vụ và ứng dụng của mạng di động 4G đượ c phân loại theo tiêu chuẩn chung

của ITU-T/-R. Tuy nhiên đứng trên quan điểm QoS chúng ta có thể phân loại dịch vụ theo

năm mức sau:

-Đảm bảo chắc chắn (deterministic guarantee)

-Đảm bảo thống kê (Statistical guarantee)

-Mục tiêu đích ( Target objectives)

-Nỗ lực nhất (best effort)

-Không đảm bảo (no guarantee)

-Đảm bảo chắc chắn: luôn luôn cung cấ p các dịch vụ vớ i QoS theo yêu cầu hoặc tốt

hơ n trong mọi hoàn cảnh.

-Đảm bảo thống kê: cho phép QoS có thể không đượ c như yêu cầu trong một khoảng

thờ i gian nào đó.

Ba phươ ng pháp cuối không đảm bảo QoS, nhưng chúng ta phân loại để có các

biện pháp k ỹ thuật hợ p lý để đạt đượ c QoS mong muốn. Vớ i hệ thống target objectives

mạng sẽ cố gắng thoả mãn các yêu cầu, sau đó căn cứ vào mục tiêu mà mạng có thể đưa ra biện pháp hợ p lý như quyết định độ ưu tiên scheduling. Vớ i hệ thống best effort (ví dụ

mạng internet), mạng sẽ cung cấ p QoS như nhau cho toàn bộ các thuê bao. No guarantee

cũng tươ ng tự như best effort.




Hình 3.3: Ki ế n trúc d ị ch vụ trong mạng di động thế hệ sau

3.2.3 Các tham số QoS trong mạng di động 4GPhân loại Tham số Ghi chú

Độ tr ễ Thờ i gian một bản tin

( delay) đượ c truyền

Tính đúng lúc Thờ i gian đáp ứng

(Timeliness) (response time)

Jitter Độ biến động của độ tr ễ hay thờ i gian phản hồi

Tốc độ dữ liệu mức hệ thống

Băng thông Tốc độ dữ liệu mức ứmg

(Bandwidth) dụng

Tốc độ truyền tải Khả năng xử lý/s

(Transaction rate




Độ tin cậy

MTTF (Mean time tofailure)

Khoảng thờ i gian hoạtđộng bình thườ ng giữa cácsự cố

MTTR (Mean time torepair)

Khoảng thờ i gian từ khi cósự cố tớ i lúc bắt đầu hoạtđộng bình thườ ng

(reliability) MTBF MTBF=MTTF+MTTR

(Mean time between

failures)

Phần tr ăm thờ i gian sử MTTF/MTTF+MTTR

dụngTỷ lệ lỗi hay mất mát Tỷ lệ lỗi mạng

Cảm nhận của kháchhàng (Perceived QoS)

- Picture detail - Videosmoothness -Video/audiosynchronisation

-Độ phân giải ảnh

Tiền phải tr ả để thiết lậ p

Per-use cost k ết nối, hay truy cậ p lại tớ i

Cướ c (Cost) tài nguyên

Per-unit cost

Tiền phải tr ả cho một đơ nvị dữ liệu hay đơ n vị thờ igian (tức là cướ c k ết nối

và cướ c per query)

Sự tin cẩn Ngăn chặn truy cậ p thông

(Confidentiality) tin

Tính bảo mật (Security)

Tính nguyên vẹn(Integrity)

Đảm bảo dữ liệu khôngthay đổi trong quá trìnhtruyền dẫn

Non-repudiation of sending or delivery

Các chữ ký để xác nhậnngườ i gửi hay ngườ i nhận

Kiểm chứng nhận dạng

Sự xác nhận của ngườ i sử dụng hay nhà

(Authentication) cung cấ p dịch vụ để ngăn

chặn sự gian lận....




3.2.4 Thách thứ c về chất lượ ng dịch vụ trong mạng di động 4G

Trong các mạng vô tuyến, chất lượ ng dịch vụ đượ c dựa trên đo lườ ng hiệu quả của

một hệ thống đượ c phản ánh từ chất lượ ng truyền dẫn tớ i các dịch vụ đang có (ví dụ 4G yêucầu độ tin cậy đạt tớ i 99,99%). QoS trong mạng 4G phải đối mặt vớ i r ất nhiều khó khăn.

Khi xem xét QoS phải quan tâm tớ i r ất nhiều yếu tố trong mạng 4G như: đặc tính kênh tốc

độ biến thiên, ấn định băng tần, mức độ dung sai lỗi và hỗ tr ợ chuyển giao giữa các mạng

vô tuyến khác nhau,… Hỗ tr ợ QoS xuất hiện trong đóng gói, truyền dẫn, định tuyến và tại

cấ p độ mạng. QoS có thể khác nhau tại các cấ p độ hoạt động khác nhau. Các đặc tính kênh

tốc độ thích ứng cho các ứng dụng thực tế 4G có độ r ộng băng và các yêu cầu truyền dẫn

khác nhau. Theo yêu cầu cung cấ p một mạng vững chắc cho truy nhậ p tớ i các ứng dụng 4G

hỗ tr ợ đã dề cậ p ở phía trên, mạng 4G phải đựoc thiết k ế trên cả hai phưong diện mềm dẻovà quy mô. Các tính chât kênh tốc độ thay đổi phải đượ c xem xét trên hiệu năng ngườ i sử

dụng yêu cầu và đảm bảo quản lý mạng hiệu quả.

Phổ là một tài nguyên hữu hạn. Trong các hệ thống vô tuyến hiện tại cấ p phép tần số

và quản lý phổ hiệu quả là vấn đề mấu chốt. Vớ i các hệ thống 4G, ấn định độ r ộng băng tần

vẫn còn là một sự quan tâm lớ n. Sự quan tâm khác là đồng hợ p tác giữa các k ỹ thuật báo

hiệu đượ c định hướ ng sử dụng trong 4G (ví dụ 3xRTT, W-CDMA).

So sánh vớ i mạng 2G và 2.5G hiện tại, 4G có nhiều khả năng khắc phục lối như

chấ p nhận hay loại tr ừ khi mạng sự cố, vùng phủ kém, r ớ tt cuộc gọi. K ỹ thuật 4G hứa hẹncải thiện QoS nhờ sử dụng các k ỹ thuât chuẩn đoán và các công cụ báo hiệu. 4G sẽ hỗ tr ợ

tốt hơ n roaming và chuyển giao giữa các mạng khác nhau. 4G thậm chí có thể hỗ tr ợ

roaming giữa các mạng có công nghệ khác nhau nhờ sử dụng k ỹ thuật báo hiệu LAS-

CDMA. Một giải pháp khác là vô tuyến định ngh ĩ a bằng phần mềm cũng có thể hỗ tr ợ

roaming giữa các mạng áp dụng công nghệ khác nhau.

Phần lớ n các thách thức về QoS trong 4G đều dang đượ c nghiên cứu và các giải

pháp đang đượ c phát triển. Các nhà nghiên cứu r ất tin tưở ng 4G sẽ tạo ra chất lượ ng dịch

vụ hơ n hẳn mạng 2G và 2.5G hiện tại.

3.2.5 Bảo mật dịch vụ

Có nhi ề u thành phần yêu cầu về bảo mật ở mứ c độ cao trong mạng 4G:

Khách hàng/ thuê bao cần phải có tính riêng tư trong mạng và các dịch vụ đượ c

cung cấ p, bao gồm cả việc tính cướ c. Thêm vào đó, họ yêu cầu dịch vụ phải có tính

sẵn sàng cao, cạnh tranh lành mạnh và bảo đảm sự riêng tư của họ.

Các nhà vận hành mạng, các nhà cung cấ p dịch vụ, các nhà cung cấ p truy nhậ p

đều cần phải bảo mật để bảo vệ hoạt động, vận hành và kinh doanh của họ, đồng thờ i




có thể giúp họ phục vụ tốt khách hàng cũng như cộng đồng.

Các quốc gia khác nhau yêu cầu và đòi hỏi tính bảo mật bằng cách đưa ra các

hướ ng dẫn và tạo ra các bộ luật để đảm bảo tính sẵn sàng của dịch vụ, cạnh tranh lành

mạnh và tính riêng tư.

Sự gia tăng r ủi ro do sự thay đổi trong toàn bộ các quy định và các môi tr ườ ng k ỹ

thuật càng nhấn mạnh sự cần thiết ngày càng gia tăng về tính bảo mật trong mạng.

Các vấ n đề cần bảo mật

Các vấn đề này đượ c thực hiện trong mọi dạng cấu hình 4G, bao gồm các dạng truyền

dẫn khác nhau và xử lý các nguy cơ sau đây:

Từ chối dịch vụ: Nguy cơ này tấn công vào các thành phần mạng truyền dẫn bằng cách liên tục đưa dồn dậ p dữ liệu làm cho các khách hàng khác không thể sử

dụng tài nguyên mạng.

Nghe tr ộm: Nguy cơ này ảnh hưở ng đến tính riêng tư của một cuộc nói

chuyện bằng cách chặn đườ ng dây giữa ngườ i gửi và ngườ i nhận.

Giả dạng: Thủ phạm sử dụng một mặt nạ để tạo ra một đặc tính giả. Ví dụ

anh ta có thể thu đượ c một đặc tính giả bằng cách theo dõi mật mã và ID của khách

hàng, bằng cách thao tác khở i tạo tin nhắn hay thao tác địa chỉ vào/ra của mạng.

Truy nhậ p trái phép: Truy nhậ p vào các thực thể mạng phải đượ c hạn chế và

phù hợ p vớ i chính sách bảo mật. Nếu k ẻ tấn công truy nhậ p trái phép vào các thực

thể mạng thì các dạng tấn công khác như từ chối dịch vụ, nghe tr ộm hay giả dạng

cũng có thể xảy ra. Truy nhậ p trái phép cũng là k ết quả của các nguy cơ k ể trên.

Sửa đổi thông tin: Trong tr ườ ng hợ p này, dữ liệu bị phá hỏng hay làm cho

không thể sử dụng đượ c do thao tác của hacker. Một hậu quả của hành động này là

những khách hàng hợ p pháp không truy xuất vào tài nguyên mạng đượ c. Trên

nguyên tắc không thể ngăn cản khách hàng thao tác trên dữ liệu hay phá hủy một

cơ sở dữ liệu trong phạm vi truy nhậ p cho phép của họ. Từ chối khách hàng:

Một hay nhiều khách hàng trong mạng có thể bị từ chối tham gia vào một phần hay

toàn bộ mạng vớ i các khách hàng/ dịch vụ/server khác. Phươ ng pháp tấn công có

thể là tác động lên đườ ng truyền, truy nhậ p dữ liệu hay sửa đổi dữ liệu. Trên quan

điểm của nhà vận hành mạng hay nhà cung cấ p dịch vụ, dạng tấn công này gây hậu

quả là mất niềm tin, mất khách hàng dẫn tớ i mất doanh thu.

Các gi ải pháp t ạm thờ i

Các biện pháp đối phó có thể chia thành




hai loại sau: phòng chống và dò tìm.

Sau đây là các biện pháp tiêu biểu: Nhận thực Chữ ký số

Điều khiển truy nhậ p Mạng

riêng ảo Phát hiện xâm nhậ p

Ghi nhật ký và kiểm toán

Mã hóa Trong mọi tr ườ ng hợ p cần lưu ý r ằng các hệ thống vận hành trong các

thành phần của mạng 4G cần phải bảo vệ cấu hình như một biện pháp đối phó cơ bản:

− Tất cả các thành phần không quan tr ọng (chẳng hạn như các cổng TCP/UDP) phảiở tình tr ạng thụ động.

− Các đặc tính truy nhậ p từ xa cho truy nhậ p trong và truy nhậ p ngoài cũng phải thụ

động. Nếu các đặc tính này đượ c đăng nhậ p, tất cả các hoạt động cần đượ c kiểm

tra.

− Bảng điều khiển server để điều khiển tất cả các đặc tính vận hành của hệ thống cần đượ c bảo vệ. Tất cả các hệ thống vận hành có một vài đặc tính đặc biệt để bảo vệ bảng điềukhiển này.

− Hệ thống hoàn chỉnh có thể đăng nhậ p và kiểm tra. Các log file cần phải đượ c giám

sát thườ ng xuyên.

Thêm vào đó, cần phải nhấn mạnh r ằng mạng tự nó phải có cách bảo vệ cấu hình. Ví dụ

như nhà vận hành phải thực hiện các công việc sau:

− Thay đổi password đã lộ.

− Làm cho các port không dùng phải không hoạt động đượ c.

− Duy trì một nhất ký password.

− Sử dụng sự nhận thực các thực thể.− Bảo vệ điều khiển cấu hình.




CHƯƠ NG 4

LỘ TRÌNH TIẾN LÊN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 4 CHOVIETTEL MOBILE

4.1. ĐẶC ĐIỂM MẠNG THÔNGTIN DI ĐỘNG VIETTELVietTel tuy là mạng mớ i đượ c hơ n một năm nhưng tính đến ngày 01/3/2006 đã có hơ n

hai triệu vượ t qua S-fone để tr ở thành nhà cung cấ p dịch vụ lớ n thứ 3 tại Việt Nam. Viettel

đang đẩy mạnh phát triển thêm các vùng phủ sóng và mua sắm thêm các thiết bị mớ i. Vớ i

hơ n 1700 tr ạm thu phát sóng hiện tại và trên 1000 tr ạm phát sóng sẽ đầu tư vào năm 2006

mạng này sẽ mở r ộng vùng phủ sóng và phục vụ nhu cầu phát triển của thuê bao. Về dịch

vụ chuyển vùng quốc tế, dự kiến, đến đầu quí II/2006 thuê bao Viettel sẽ liên lạc đượ c tại

hầu hết các nướ c sử dụng công nghệ GSM (hơ n 200 mạng GSM khác trên thế giớ i).

Thị tr ườ ng di động Việt Nam hiện tại đượ c đánh giá là tăng tr ưở ng đứng thứ 2 trên thế

giớ i sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng tăng, do đó nhu cầu về việc sử dụng các

dịch vụ ngày càng cao. Trong thờ i gian gần đây, mạng Viettel liên tục phát triển cả về vùng

phủ sóng và các loại hình dịch vụ.

Hiện nay Viettel đã đưa vào sử dụng GPRS để đáp ứng nhu cầu sử dụng các dịch vụ dữ

liệu ngày càng cao của các thuê bao. Các dịch vụ chủ yếu của GPRS như: WAP, truy nhậ p

Internet có hai phươ ng thức truy nhậ p Internet bằng GPRS là truy nhậ p gián tiế p và truy

nhậ p tr ực tiế p. Dịch vụ nhắn tin đa phươ ng tiện. Video, xem các đoạn phim tải về, xemvideo tr ực tuyến. Ngoài ra còn có dịch vụ thươ ng mại điện tử di động, dịch vụ ngân hàng,

quảng cáo trên điện thoại di động…do giá cướ c còn cao nên các loại hình dịch vụ này chưa

thu hút đượ c nhiều thuê bao chỉ thu hút đượ c những thuê bao có thuê nhậ p cao. Dựa trên

nhu cầu thị tr ườ ng Việt Nam, hiện tại chúng ta thấy r ằng nhu cầu chính trong thông tin di

động vẫn là dịch vụ thoại truyền thống, dịch vụ dữ liệu cũng bắt đầu tăng tr ưở ng, theo dự

đoán tổng số thuê bao có nhu cầu dịch vụ dữ liệu chiếm khoảng 50% vào năm 2010. Vớ i

đờ i sống thu nhậ p ngày càng cao của ngườ i dân, nhu cầu các dịch vụ chất lượ ng tốt ngày

càng lớ n, thì mạng di động Viettel ngày càng phải nâng cấ p để đáp ứng đượ c các nhu cầu

này. Mặt khác, xu hướ ng chung trên thế giớ i là hội tụ tất cả các mạng viễn thông lại vớ inhau. Do đó, yêu cầu phát triển mạng thông tin di động lên thế hệ 4G có tốc độ cao, sử

dụng “all IP” có khả năng tích hợ p vớ i các mạng khác là yêu cầu tất yếu của mạng di động

Viettel. Vớ i nền tảng hạ tầng cơ sở , cùng vớ i sự phát triển của mạng di động Viettel hiện

nay, chúng ta thấy r ằng mạng thông tin di động này hoàn toàn có thể phát triển lên 4G trong

tươ ng lai. Để phát triển các hệ thống GSM hiện tại lên 4G, nhà khai thác dịch vụ cần chú ý

tớ i những vấn đề sau:




Phát triển dịch vụ: Song song vớ i việc giảm giá cướ c, cần phát triển các dịch vụ mớ i

theo hướ ng đi lên thông tin di động thế hệ thứ tư như GPRS, EDGE…nhằm thu hút thuê

bao và tiến gần đến sự tươ ng thích vớ i các hệ thống 4G. Sẽ xuất hiện những khó khăn lớ ntrong việc đồng thờ i giảm giá cướ c và phát triển dịch vụ, vì giá cướ c giảm sẽ làm giảm lợ i

nhuận tức thờ i của doanh nghiệ p, dẫn đến cản tr ở sự phát triển các dịch vụ mớ i. Nhưng đây

là hai vấn đề mà các nhà khai thác viễn thông cần phải thực hiện nếu muốn cạnh tranh hiệu

quả trong bối cảnh mở cửa của thị tr ườ ng viễn thông.

Quy hoạch mạng: Quy hoạch mạng hiện nay đang là một vấn đề cần quan tâm đối vớ i

các mạng di động. Khi mạng lướ i phát triển càng lớ n, số lượ ng thuê bao càng tăng thì hiện

tượ ng nhiễu giữa các lân cận cũng tăng tươ ng ứng. Do đó vấn đề tối ưu hoá mạng thông tin

di động trong quá trình phát triển đi lên thông tin di động thế hệ thứ ba là r ất cần thiết.

Xây dựng cơ sở hạ tầng viễn thông: Điều kiện tiên quyết để phát triển hệ thống di động

băng r ộng là các mạng xươ ng sống backbone phải có dung lượ ng đủ lớ n và công nghệ

tươ ng thích vớ i mạng core network của 3G, 4G. Nói một cách khác, thướ c hết phải phát

triển các dịch vụ có tốc độ các và linh hoạt như ATM… Đồng thờ i cũng phải tăng tốc độ

cho các k ết nối vào Internet vì mục đích chính của việc tăng tốc độ truyền dữ liệu cho thuê

bao là tăng tốc độ thuy cậ p Internet. Mô hình phát triển của công nghệ di động từ 2G lên

4G:

Hình 4.1: Mô hình phát tri ể n lên 4G t ừ hệ thố ng GSM

4.2. TIẾN TRÌNH TRIỂN KHAI LÊN 4G TỪ 2.5 G CỦA MẠNG VIETTEL

Để có thể đưa ra đượ c các bướ c phát triển theo mỗi giai đoạn, chúng ta cần xem xét xu

hướ ng phát triển mạng 3G trong tươ ng lai. Phiên bản 3GPP R5 đã hướ ng tớ i việc phát triển

một mạng toàn IP. Các bướ c chuyển đổi cho các nhà khai thác GSM ở nướ c ta hiện nay làtriển khai mạng lõi dữ liệu gói GPRS (IP) r ồi mớ i đến WCDMA sẽ là phươ ng án phù hợ p

nhất vớ i một điều kiện duy nhất là mạng lõi IP của GPRS phải đượ c sử dụng làm cơ sở cho

mạng lõi của mạng 3G WCDMA. Để tiến lên 4G, có thể chia thành 5 giai đoạn. Giai đoạn

đầu k ết hợ p GSM vớ i GPRS, giai đoạn thứ hai thiết lậ p mạng UMTS, giai đoạn ba chuyển

sang mạng lõi cơ sở IP, giai đoạn là mạng cơ sở IP, và cuối cùng là triển khai mạng 4G.

Các bướ c chi tiết đượ c giớ i thiệu như sau:




Giai đoạn 1: K ết hợ p GPRS vào mạng GSM

Giai đoạn này dự kiến hoàn thành trong năm 2006. Thực chất vấn đề ở đây là chủ yếu

nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G trong tươ ng lai gần vớ i hai nút mạng chodịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN. GGSN đượ c k ết nối vớ i mạng GSM đang có qua

SGSN và PCU (Packet Control Unit). PCU đượ c lắ p đặt phía BSC vớ i mục đích bổ sung

chức năng điều khiển gói cho BSC trong quá trình khai thác dịch vụ GPRS.

Cấu trúc mạng GPRS đượ c xây dựng trên nền của hệ thống GSM hiện tại. Hệ thống

mạng truy cậ p của GSM đượ c giữ nguyên mà chỉ cần nâng cấ p phần mềm. Cụ thể BTS,

BSC phải đượ c nâng cấ p phần mềm, MS phải có chức năng GPRS, HLR/VLR, AuC và EIR

cũng cần đượ c nâng cấ p phần mềm để quản lý dịch vụ dữ liệu. Phân hệ mạng lõi đượ c bổ

sung thêm phần chuyển mạch gói vớ i hai nút chính: Nút hỗ tr ợ dịch vụ GPRS(SGSN) và

nút hỗ tr ợ cổng GPRS(GGSN). Bằng cách này, vớ i nâng cấ p không đáng k ể, hệ thống có

thể cung cấ p dịch vụ dữ liệu gói cho thuê bao di động r ất thích hợ p vớ i các dịch vụ dữ liệu

không đối xứng. Giai đoạn này chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G

trong tươ ng lai gần vớ i hai nút mạng cho dịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN.

Chức năng định tuyến chính đượ c thực hiện thực hiện thông qua các điểm hỗ tr ợ , bao

gồm: GGSN và SGSN. Bên cạnh đó có một mạng backbone để nối các điểm GGSN và

SGSN vớ i nhau, và một cổng biên giớ i để k ết nối vớ i các mạng PLMN khác. Ngoài ra còn

có server quản lý tên miền để phục vụ cho mục đích biên dịch địa chỉ.

Hình 4.2: C ấ u trúc mạng GSM-GPRS

Để tăng tốc độ trên giao diện vô tuyến, EDGE thay thế phươ ng thức điều chế GMK của

GSM (1bit/ symbol) bằng điều chế 8-PSK, tươ ng ứng vớ i 3bit/symbol. Tốc độ symbol của




một kênh vật lý trong EDGE là 271 kbit/s, tức là 69,2 kbp/khe thờ i gian, gấ p 3 lần so vớ i

tốc độ 22,8 kbit/s /khe thờ i gian nếu dùng GSMK.

Bằng việc sử dụng lại cấu trúc của GPRS, EDGE có thể cung cấ p dịch vụ truyền dữ liệugói vớ i tốc độ từ 11,2 kbit/s đến 69,2 kbit/s cho một khe thờ i gian. Ngoài ra, EDGE còn hỗ

tr ợ phươ ng thức sử dụng nhiều khe thờ i gian để tăng tốc độ truyền gói lên 554 kbit/s.

Việc triển khai EDGE trong các hệ thống GSM đòi hỏi phải nâng cấ p hạ tầng vô tuyến,

còn phần core network sẽ không có nhiều thay đổi vì các node của GPRS, SGSN, GGSN

đều ít nhiều độc lậ p vớ i tốc độ truyền dữ liệu. Đối vớ i các giao thức truyền trong suốt,

EDGE sẽ thực hịên cơ chế tươ ng tích k ết nối (lin adaptation) để thay đổi các phươ ng thức

mã hoá và điều chế nhằm cung cấ p các khe thờ i gian có chất lượ ng đáp ứng các yêu cầu về

tốc độ bit và BER.

Giai đoạn hai: Triển khai mạng UMTS

Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sử dụng các BTS GSM sẵn có, các tr ạm mớ i triển

khai là các Node B (Node B Universal BTS), đượ c k ết nối vớ i mạng di động qua các RNC

(Radio Network Controler). Các RNC có thể nối tr ực tiế p vớ i SGSN hoặc nối vớ i MSC.

Lúc này MSC và SGSN đượ c thay đổi cho mục đích thích ứng vớ i mạng UMTS nên gọi là

MSCu và SGSNu. Những thay đổi này là cần thiết để từng bướ c xoá bỏ mạng GSM thế hệ

hai, phát triển lên mạng 3G. Các Node B là các tr ạm thu phát gốc chung (Node B Universal

BTS) tích hợ p đầu tư về từ các site GSM đang tồn tại (tầng v ĩ mô, M-Cell, InCell). Chúng

r ất linh hoạt để sử dụng lại/ triển khai các site đang tồn tại.

Trong giai đoạn này chúng ta tiến hành triển khai thử nghiệm mạng 3G tại Hà Nội, Đà

Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Dự kiến thờ i gian tiến hành thử nghiệm là từ tháng

10/2006 đến 12/2006.




Hình 4.3: Mô hình tri ể n khai mạng UMTS

Giai đoạn 3: mạng lõi cơ sở IP

Trong giai đoạn này, Viettel Mobile sẽ tậ p trung cho việc phát triển mạng lõi thông qua

việc xây dựng một mạng lõi IP có tốc độ cao, sử dụng những công nghệ tiên tiến. Song

song vớ i quá trình này, Viettel Mobile sẽ nâng cấ p MSC Server, MGW. MGW sẽ đượ c

nâng cấ p lên để đảm bảo có những tính năng:

-Giao diện Gigabit Ethernet cho k ết nối vớ i mạng lõi IP.

-Chức năng nén tín hiệu thoại GSM, có khả năng chuyển đổi mã tín hiệu PCM sang

IP và ngượ c lại.

Để đáp ứng việc phát triển thoại và dữ liệu, Viettel Mobile tiến hành đồng thờ i việcnâng cấ p MSC Server và MGW cùng vớ i việc mở r ộng dung lượ ng của chúng.

Giai đoạn này dự kiến đượ c thực hiện từ tháng 6 năm 2007 vớ i khả năng đáp ứng đượ c

4 triệu thuê bao GSM và 1 triệu thuê bao 3G.




Hình 4.4: M ạng lõi cơ sở IP

Giai đoạn 4: Mạng cơ sở IP và triển khai mạng 3,5G

Trên cơ sở mạng lõi IP và mạng 3G đã đượ c xây dựng, Viettel Mobile sẽ tậ p trung

phát triển dịch vụ 3G cung cấ p cho khách hàng. Điều này đượ c thực hiện thông qua việc

phát triển lên IMS và 3,5G cho toàn mạng. Cấu trúc mạng IMS trên nền tảng IP core sẽ đảm bảo đượ c việc cung cấ p các dịch vụ đa phươ ng tiện trong tươ ng lai cho khách hàng.

Đây là quá trình chuyển dịch mạng di động sang hướ ng IP trên cơ sở một nền tảng dịch vụ

IP linh động của IMS.

Đồng thờ i vớ i các công nghệ tiên tiến trong 3,5G cũng giải quyết đượ c các vấn đề đối

vớ i mạng truy nhậ p vô tuyến. Vớ i các công nghệ HSDPA và HSUPA cho phép cải thiện

đáng k ể tốc độ dữ liệu tớ i ngườ i sử dụng. Đây là nền tảng và là bướ c chuẩn bị cho việc phát

triển tiế p theo lên mạng 4G của Viettel Mobile. Mô hình cấu trúc mạng đượ c thể hiện trên

hình 4.5.




Hình 4.5: Mô hình mạng 3,5G Viettel Mobile

Các khía cạnh k ỹ thuật thực hiện trong nội dung HSDPA bao gồm:

. • Phát kênh chia sẻ

. • Điều chế và mã hóa thích ứng

. • K ỹ thuật phát đa mã

. • Yêu cầu lặ p lại tự động nhanh HARQ.

Để nâng cấ p từ công nghệ WCDMA lên HSDPA, thì cần phải thay đổi phần cứng và phần mềm của RNC, Node B (BS), và UE. Sự thay đổi chính đó là ở lớ p điều khiển truy

nhậ p môi tr ườ ng (MAC: Medium Access Control), Node B có thêm MAC-hs để điều khiển

tài nguyên của kênh HS-DSCH. Node B cũng đượ c cải tiến để có thể liên tục giám sát chất

lượ ng tín hiệu nhờ nhận đượ c các bản tin về chất lượ ng kênh hiện thờ i, cho phép kích hoạt

giao thức HARQ từ lớ p vật lý, giúp cho các quá trình phát lại nhanh hơ n. Lớ p điều khiển

truy nhậ p môi tr ườ ng (MAC-Medium Access Control) đượ c đặt tại Node B, do đó cho phép

truy nhậ p nhanh hơ n tớ i các giá tr ị đo lườ ng tuyến k ết nối, lậ p lịch gói hiệu quả hơ n và

nhanh hơ n, cũng như điều khiển chất lượ ng chặt chẽ hơ n. Bằng cách sử dụng k ỹ thuật mãhóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế 16QAM, cũng như hoạt động đa mã mở r ộng, kênh HS-

DSCH hỗ tr ợ tốc độ dữ liệu đỉnh từ 120Kbps tớ i hơ n 10 Mbps.




Hình 4.6: Thay đổ i ở RNC và Node B

HSUPA sử dụng các k ỹ thuật, công nghệ của HSDPA nhưng đượ c áp dụng cho kênh đườ ng

lên.

Giai đoạn 5: Triển khai mạng 4G

Hình 4.7: Mô hình cấ u trúc mạng 4G Viettel Mobile

Sau giai đoạn 4, thì mạng đã có dựa trên nền IP, có tốc độ khá cao. Trong




giai đoạn 5 này chúng ta cần nâng cấ p giao diện vô tuyến, nâng cấ p mạng thâm nhậ p vô

tuyến, thiết bị đầu cuối, để nó có tính linh hoạt trong quá trình giao tiế p vớ i nhau. Ngoài ra,

thay thế dần IPv4 thành IPv6. Đưa ra một số giao thức chuẩn cho các mạng để dễ dàng

trong việc tích hợ p các mạng vớ i nhau. Vớ i cấu trúc này, thì Viettel Mobile có thể cung cấ p

đượ c nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, có tốc độ cao, chất lượ ng tốt. Lúc này, mạng có thể

tích hợ p đượ c vớ i nhiều mạng khác nhau như WiMAX, WLAN,…

4.4 K ẾT LUẬN

Vớ i điều kiện của Việt nam và cơ sở hạ tầng viễn thông mà Viettel đang quản lý, việc

nâng cấ p từng bướ c mạng lướ i thông tin di động nhằm tiến tớ i 4G, và tr ướ c mắt đáp ứngnhu cầu dịch vụ GPRS như đã đề cậ p ở trên là hợ p lý và cần thiết. Qua từng bướ c phat triển

như trên, ta có thể tận dụng nguồn cơ sở vật chất sẵn có, đồng thờ i tiế p cận đượ c công nghệ

hiện đại nhằm xây dựng một mạng lướ i thông tin di động hiện đại, đáp ứng đượ c nhu cầu

của ngườ i sử dụng.

Việc phát triển các thông tin di động thế hệ thứ tư là một xu hướ ng tất yếu mà tất cả các

quốc gia trên thế giớ i đều phải thực hiện. Tuy nhiên, phạm vi, mức độ và thờ i gian triển

khai sẽ khác nhau đối vớ i điều kiện cụ thể của từng quốc gia, từng khu vực.




K ẾT LUẬN

Cùng vớ i sự phát triển nhanh chóng về mọi mặt của đờ i sống xã hội, thì nhu cầu của

con ngườ i cũng ngày càng tăng trên tất cả các l ĩ nh vực. Đặc biệt trong l ĩ nh vực thông tin,

con ngườ i mong muốn thông tin đượ c cậ p nhậ p nhanh nhất, dữ liệu đượ c lấy vớ i tốc độ cao.

Trong thông tin di động, công nghệ WCDMA ra đờ i là một bướ c phát triển lớ n, nó làm tăng

tốc độ truy cậ p mạng lên đến 2Mbps, hỗ tr ợ nhiều loại hình dịch vụ Internet di động đa

phươ ng tiện vớ i chất lượ ng đượ c cải thiện so vớ i 2,5G. Trong giai đoạn tiế p theo, ngườ i ta

phát triển một công nghệ mớ i đó là công nghệ HSDPA. Vớ i nhiều k ỹ thuật mớ i, công nghệ này có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 10Mbps. Tuy nhiên, công nghệ HSDPA cũng

chưa đáp ứng đượ c hết đượ c nhu cầu phát triển dịch vụ của con ngườ i. Ngườ i sử dụng

mong muốn mạng có tốc độ truyền dữ liệu cao hơ n nữa, chất lượ ng dịch vụ tốt, đặc biệt là

có khả năng tích hợ p đượ c vớ i các mạng không dây khác. Vớ i yêu cầu đó, mạng thông tin

di động thế hệ 4 ra đờ i. Khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao lên đến 160Mbps, chất lượ ng

các dịch vụ tốt, khả năng tích hợ p dễ dàng vớ i các mạng khác, đã phần nào đáp ứng đượ c

nhu cầu của con ngườ i.

Viettel hiện là một trong những nhà cung cấ p dịch vụ viễn thông, di động hàng đầu

ở Việt Nam. Vớ i mong muốn phục vụ ngườ i dùng các dịch vụ chất lượ ng cao, Viettel

không ngừng vận động, nâng cấ p, phát triển mạng điện thoại di động của mình. Việc nghiên

cứu các xu hướ ng phát triển về công nghệ và dịch vụ mớ i cũng không nằm ngoài mục tiêu

này. Công nghệ 4G vớ i những tính năng ưu việt của nó cũng như lợ i ích trong việc cung

cấ p và sử dụng dịch vụ là một xu hướ ng tất yếu cho các nhà cung cấ p dịch vụ di động.

Chúng tôi mong muốn đề tài này sẽ là tài liệu có ích cho Viettel Mobile cũng như góp phần

nào trong việc định hướ ng về phát triển công nghệ cho mạng di động Viettel Mobile.

Chúng tôi xin chân thành cám ơ n!




Các từ viết tắt

3G Third Generation 3GPP Third Generation Partnership Project

4G Fourth Generation

AAL ATM Adaptation Layer

AMC Adaptive Modulation and Coding

ATM Asynchronous Transfer Mode

BCCH Broadcast Control Channel

BER Bit Error Rate

BSC Base Station Controller

BSS Base Station System

BTS Base Transceiver Station

CCCH Common Control Channel

CDMA Code Division Multiple Access

CN Core Network

CPCH Common Packet Channel

CPCH Common Pilot Channel

CPCH Common Packet Channel Power Control Part

PCPCQI Channel Quality Indicator

CRC Cyclic Redundance Check

CS Circuit Switching

CSCF Call Session Control Function

DCH Dedicated Channel

DPCCH Dedicated Physical Control Channel

DPCH Dedicated Physical Channel

DPDCH Dedicated Physical Data Channel

DTX Discontinuos Transmission

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

ETSI European Telecommunications Standards Institute

FACH Forward Access Channel

FDD Frequency Correction Channel Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 Dự án hợ p tác

thông tin di động thế hệ 3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 Lớ p thích ứng ATM

Điều chế và mã hóa thích ứng Chế độ phát không đồng bộ Kênh điều khiển quảng bá




Tốc độ lỗi bít Bộ điều khiển tạm gốc Hệ thống tr ạm gốc Tr ạm thu phát gốc Kênh điều

khiển chung Đa truy nhậ p phân chia theo mã Mạng lõi Kênh gói chung Kênh hoa tiêu

chung Phần điều khiển công suất kênh gói chung Chỉ thị chất lượ ng kênh Kiểm tra

vòng dư Chuyển mạch kênh Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi Kênh riêng Kênh

điều khiển vật lý dành riêng Kênh vật lý riêng Kênh dữ liệu vật lý riêng Phát không

liên tục Tốc độ số liệu tăng cườ ng phát triển GSM Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu.

Kênh truy nhậ p đườ ng xuống Ghép song công phân chia theo tần số

GGSN Gi

GMSC Gn Gp Gr Gs

GSM GTP-U

Gx HARQ HLR HSCSD HSDPA HS-DSCH HSPDSCH HSS HS-SCCH

HS-SICH IMS IP M3UA MAC MCS MEHO MGCF

MGW MIMO MRFC

Gateway GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS cổngInterface Between GGSN and External Network Giao diện giữa GGSN và mạng bên

ngoài.

Gateway MSC Trung tâm chuyển mạch di động cổng

Interface Between Two GSNs Giao diện giữa hai GSN

Interface Between Two GGSNs Giao diện giữa hai GGSN

Interface Between SGSN and HLR/AuC Giao diện giữa SGSN vớ i HLR/AuC

Interface Between SGSN and Serving Giao diện giữa SGSN vớ i MSC/VLR

MSC/VLR phục vụ

Global System for Mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu

User Plane Part of the GPRS Tunelling Protocol Phía ngườ i sử dụng của giao thức

Tunel GPRS

Any G Interface Giao diện G

Hybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động nhanh




Home Location Register Bộ ghi định vị thườ ng trú

High Speed Circuit Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

High Speed Downlink Packet Access Truy nhậ p gói đườ ng xuống tốc độ caoHigh Speed Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đườ ng xuống tốc độ cao

High Speed Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đườ ng xuống vật lý tốc

độ cao

Home Subscriber Server

Shared Control Channel for HS-DSCH Kênh điều khiển chia sẻ cho HS

DSCH

Shared Information Channel for HS-DSCH Kênh thông tin chia sẻ cho HS-DSCH

Internet Protocol Multimedia SubsystemInternet Protocol Giao thức Internet

MTP3-User Adaptation Layer Lớ p thích ứng ngườ i sử dụng-MTP3

Medium Access Control Điều khiển truy nhậ p môi tr ườ ng

Modulation and Coding scheme Lượ c đồ điều chế và mã hóa

Mobile Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bở i thuê bao

Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phươ ng

tiện

Media Gateway Cổng đa phươ ng tiện

Multi Input Multi Output Đa đầu vào đa đầu ra

Multimedia Resource Function Controller Điều khiển chức năng tài nguyên đa

phươ ng tiệnMRFP Multimedia Resource Function Processor Xử lý chức năng tài nguyên đa phươ ng

tiện

MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di độngMTP3b Message Transfer Part Level 3 Mức 3 của phần truyền bản tin

NEHO Network Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bở i mạng

NW Network Mạng

PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói

PDU Protocol Data Unit Đơ n vị số liệu giao thức

PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhậ p ngẫu nhiên vật lý

PS Packet Switching Chuyển mạch gói




QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phươ ng

QoS Quality of Service Chất lượ ng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phươ ngRAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhậ p vô tuyến

RACH Random Access Channel Kênh truy nhậ p ngẫu nhiên

RAN Radio Access Network Mạng truy nhậ p vô tuyến

RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng mạng truy nhậ p vô

tuyến

RLB Radio Link Budget Quỹ đườ ng truyền

RLC Radio Link Control Điều khiển liên k ết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến

RR Round Robin Phươ ng pháp vòng

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển nối thông báo hiệu

SCTP Simple Control Transmission Protocol Giao thức truyền dẫn điều khiển đơ n

giản

SDU Service Data Unit Đơ n vị số liệu phục vụ

SEG Security Gateway

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ tr ợ GPRS phục vụ SGW Signalling Gateway

SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn

SSCF- Service Specific Co-ordination Function- Chức năng điều phối đặc thù dịch vụ- NNI Network Node Interface giao diện nút mạng

SSCOP Service Specific Connection Oriented Protocol Giao thức định hướ ng theo nối thông

đặc thù dịch vụ

TCH Traffic Channel Kênh lưu lượ ngTCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển phát

TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thờ i

gian

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhậ p phân chia theo thờ i gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TFCI Transport Format Combination Indicator Chỉ thị tổ hợ p khuôn dạng phát




TFRC Transport Format Resource Combination Tổ hợ p tài nguyên khuôn dạng phát

TFRI Transport Format and Resource Indicator Điều khiển khuôn dạng và tài nguyên

phátTPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát

TSN Transmission Sequence Number Số chuỗi phát

UDP User Datagram Protocol Giao thức datagram ngườ i sử dụng

UE User Equipment Thiết bị ngườ i dùng

UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

USIM Universal Subcriber Identity Module Môđun chỉ thị thuê bao toàn cầu

UTRA Universal Terrestrial Radio Access Truy nhậ p vô tuyến mặt đất toàn cầu

UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhậ p vô tuyến mặt đất toàn

cầu

Uu Radio Interface for UTRA Giao diện vô tuyến dùng cho UTRAVLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú

WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhậ p phân chia theo mã băng

r ộng




Tài liệu tham khảo

1. 1. Thông tin di động thế hệ 3 Tác giả: TS Nguyễn Phạm Anh Dũng – Nhà xuất bản bưuđiện – 2001.2. 2. Hệ thống thông tin di động 3G và xu hướ ng phát triển Tác giả: TS. Đặng Đình Lâm, TS.Chu Ngọc Anh, ThS. Nguyễn Phi Hùng, ThS. Hoàng Anh – Nhà xuất bản khoa học k ỹ thuật – 2004.3. 3. “The IMSIP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain” Các tác giả:Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil, Aki Niemi4. 4. “WCDMA mobile communications system” Tác giả: Keiji Tachikawa, Tài liệu của NTTDoCoMo, Nhật Bản5. 5. “4G Mobile” Các tác giả: D.Rouffet, S. Kerboeuf, L. Cai, V. Capdevielle, Tài liệu củaAlcatel

6.

6. “An Architecture Supporting Adaptation and Evolution in Fourth Generation MobileCommunication Systems” Các tác giả: Christian Prehofer, Wolfgang Kellerer, Robert Hirschfeld,Hendrik Berndt, Katsuya Kawamura.7. 7. “Mobility Aspects in 4G Networks” Các tác giả: Frederic Paint, Paal Engelstad, Erik Vanem, Thomas Haslestad, Anne Mari Nordvik, Kjell Myksvoll, Stein Svaet8. 8. Packet Scheduling and Quality of Service in HSDPA Tác giả: Pablo José, AmeigeirasGutiérrez.9. 9. Tính toán mạng thông tin di động số cellular Tác giả: Vũ Đức Thọ - Nhà xuất bản GiáoDục – 2003.10. 10. “High Speed Downlink Packet Access (HSDPA): Higher Data Rates for UMTS”, Naveen Shankpal.11. 11. “HSDPA for Improved Downlink Data Transfer”, QUALCOMM12. 12. http://www.3GPP.org13. 13. http://www.3GPP2.org14. 14. http://www.4g.co.uk/15. 15. http://www.3g.co.uk/




MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Chươ ng 1: Xu hướ ng phát triển công nghệ và dịch vụ của các mạng di động 1

1.1. Giớ i thiệu hệ thống thông tin di động 4G 1

1.2. Lịch sử và xu hướ ng phát triển 1

1.3. Các ứng dụng và dịch vụ trong 4G 9

Chươ ng 2 Mô hình cấu trúc mạng 4G 16

2.1 Cácyêu cầu về cấu trúc mạng mớ i 16

2.2. Mô hình mạng 4G 21

2.2.1. Ư u nhượ c điểm của cấu trúc mạng 3G và 3,5G 212.2.2. Mô hình mạng thông tin di động 4G 23

2.3.Chức năng các phàn tử trong mô hình 25

2.3.1.Các phần tử mạng truy nhậ p vô tuyến 25

2.3.2. Các phần tử của mạng lõi 29

2.3.3. Chức năng điều khiển 31

2.3.4. Dịch vụ: 34

2.4. Công nghệ trên IP và IP di động 35

Chươ ng 3 Dịch vụ và chất lượ ng dịch vụ trong mạng 4G 373.1. Dịch vụ trong mạng 4G 37

3.1.1. Giớ i thiệu 37

3.1.2. Các loại dịch vụ cung cấ p 37

3.2. Chất lượ ng dịch vụ trong mạng di động 4G 44

3.2.1 Khái niệm QoS 44

3.2.2 Kiến trúc QoS 48

3.2.3 Các tham số QoS trong mạng di động 4G 51

3.2.4 Thách thức về chất lượ ng dịch vụ trong mạng di động 4G 53

3.2.5 Bảo mật dịch vụ 54

Chươ ng 4 Lộ trình tiến lên mạng di động thế hệ 4 cho mạng Viettel 57

4.1. Đặc điểm mạng thông tin di động Viettel 57

4.2. Tiến trình triển khai lên 4G từ 2.5G của mạng Viettel 58

4.3 K ết luận 65

K ẾT LUẬN 66

PHỤ LỤC: CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 67TÀI LIỆU THAM KHẢO 71



DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các thế hệ di động 3

Hình 1.2: Lộ trình hiệu năng do Alcatel thử nghiệm 8

Hình 1.3: Ảnh hưở ng qua lại giữa các lớ p và tối ưu liên quan 9

Hình 1.4: Các dịch vụ và ứng dụng trong 4G 12

Hình 1.5: Mô hình các dịch vụ trong mạng 4G 15

Hình 2.1: Sự phát triển của các mạng khác nhau dẫn đến 4G 16

Hình 2.2: Sự k ết hợ p các mạng khác nhau 17

Hình 2.3: Ngườ i dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhậ p vào hệ thống 18Hình 2.4: Tính di động của mạng 20

Hình 2.5: Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G 21

Hình 2.6: Mô hình cấu trúc mạng 4G 24

Hình 2.7: Nguyên lý OFDM 28

Hình 2.8: Cấu trúc chức năng của khối IP multimedia 33

Hình 4.1: Mô hình phát triển lên 4G từ hệ thống GSM 58

Hình 4.2: Cấu trúc mạng GSM-GPRS 60

Hình 4.3: Mô hình triển khai mạng UMTS 61Hình 4.4: Mạng lõi cơ sở IP 62

Hình 4.5: Mô hình mạng 3.5G Viettel Mobile 63

Hình 4.6: Thay đổi RNC và Node B 64

4g cho viettel mobile

Documents