Nghiên cứu ứng dụng triển khai công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile tại tỉnh Quảng Nam

4.3 Tiến trình triển khai lên 4G từ mạng 2,5G của viettel ở tỉnh Quảng Nam

Đểcó thể đưa ra được các bước phát triển theo mỗi giai đoạn, cần xem xét xu hướng phát triển mạng 3G trong tương lai. Phiên bản 3GPP R5 đã hướng tới việc phát triển một mạng toàn IP. Các bước chuyển đổi cho các nhà khai thác GSM ởnước ta hiện nay là triển khai mạng lõi dữliệu gói GPRS (IP) rồi mới đến WCDMA sẽlà phương án phù hợp nhất với một điều kiện duy nhất là mạng lõi IP của GPRS phải được sửdụng làm cơsởcho mạng lõi của mạng 3G WCDMA. Đểtiến lên 4G, có thểchia thành 5 giai đoạn. Giai đoạn đầu kết hợp GSM với GPRS, giai đoạn thứhai thiết lập mạng UMTS, giai đoạn ba chuyển sang mạng lõi cơsởIP, giai đoạn là mạng cơsởIP, và cuối cùng là triển khai mạng 4G. Các bước chi tiết được giới thiệu nhưsau:

4.3.1 Kết hợp GPRS vào mạng GSM

Thực chất vấn đề ở đây là chủyếu nhằm vào việc chuẩn bịmột mạng lõi IP cho 3G trong tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụdữliệu gói là GGSN và SGSN. GGSN được kết nối với mạng GSM đang có qua SGSN và PCU (Packet Control Unit). PCU được lắp đặt phía BSC với mục đích bổsung chức năng điều khiển gói cho BSC trong quá trình khai thác dịch vụGPRS.

Cấu trúc mạng GPRS được xây dựng trên nền của hệthống GSM hiện tại. Hệthống mạng truy cập của GSM được giữnguyên mà chỉcần nâng cấp phần mềm. CụthểBTS, BSC phải được nâng cấp phần mềm, MS phải có chức năng GPRS, HLR/VLR, AuC và EIR cũng cần được nâng cấp phần mềm đểquản lý dịch vụdữliệu. Phân hệmạng lõi được bổsung thêm phần chuyển mạch gói với hai nút chính: Nút hỗtrợdịch vụGPRS(SGSN) và nút hỗtrợcổng GPRS(GGSN). Bằng cách này, với nâng cấp không đáng kể, hệthống có thểcung cấp dịch vụdữliệu gói cho thuê bao di động rất thích hợp với các dịch vụdữliệu không đối xứng. Giai đoạn này chủyếu nhằm vào việc chuẩn bịmột mạng lõi IP cho 3G trong tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụdữliệu gói là GGSN và SGSN.

Chức năng định tuyến chính được thực hiện thực hiện thông qua các điểm hỗtrợ, bao gồm: GGSN và SGSN. Bên cạnh đó có một mạng backbone đểnối các điểm GGSN và SGSN với nhau, và một cổng biên giới đểkết nối với các mạng PLMN khác. Ngoài ra còn có server quản lý tên miền đểphục vụcho mục đích biên dịch địa chỉ.

Hình 4.9 Cấu trúc mạng GSM-GPRS

Đểtăng tốc độtrên giao diện vô tuyến, EDGE thay thếphương thức điều chếGMK của GSM (1bit/ symbol) bằng điều chế8-PSK, tương ứng với 3bit/symbol. Tốc độsymbol củamột kênh vật lý trong EDGE là 271 kbit/s, tức là 69,2 kbp/khe thời gian, gấp 3 lần so với tốc độ22,8 kbit/s /khe thời gian nếu dùng GSMK.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 103 trang tài liệu này.

Bằng việc sửdụng lại cấu trúc của GPRS, EDGE có thểcung cấp dịch vụtruyền dữliệu gói với tốc độtừ11,2 kbit/s đến 69,2 kbit/s cho một khe thời gian. Ngoài ra, EDGE còn hỗtrợphương thức sửdụng nhiều khe thời gian đểtăng tốc độtruyền gói lên 554 kbit/s.

Việc triển khai EDGE trong các hệthống GSM đòi hỏi phải nâng cấp hạtầng vô tuyến, còn phần core network sẽkhông có nhiều thay đổi vì các node của GPRS, SGSN, GGSN đều ít nhiều độc lập với tốc độtruyền dữliệu. Đối với các giao thức truyền trong suốt, EDGE sẽthực hịên cơchếtương tích kết nối (lin adaptation) đểthay đổi các phương thức mã hoá và điều chếnhằm cung cấp các khe thời gian có chất lượng đáp ứng các yêu cầu vềtốc độbit và BER.

4.3.2 Triển khai mạng UMTS

Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sửdụng các BTS GSM sẵn có, các trạm mới triển khai là các Node B (Node B Universal BTS), được kết nối với mạng di động qua các RNC (Radio Network Controler). Các RNC có thểnối trực tiếp với SGSN hoặc nối với MSC.

Lúc này MSC và SGSN được thay đổi cho mục đích thích ứng với mạng UMTS nên gọi là MSCu và SGSNu. Những thay đổi này là cần thiết đểtừng bước xoá bỏmạng GSM thếhệhai, phát triển lên mạng 3G. Các Node B là các trạm thu phát gốc chung (Node B Universal BTS) tích hợp đầu tưvềtừcác site GSM đang tồn tại (tầng vĩmô, M- Cell, InCell). Chúng rất linh hoạt đểsửdụng lại/ triển khai các site đang tồn tại.

Trong giai đoạn này tiến hành triển khai thử nghiệm mạng 3G tại Tam Kỳ,Hội An và Quế Sơn. Dự kiến thời gian tiến hành thử nghiệm là từ tháng 10/2013 đến 12/2013.

4.3.3 Mạng lõi cơ sở IP

Trong giai đoạn này, Viettel Mobile sẽtập trung cho việc phát triển mạng lõi thông qua việc xây dựng một mạng lõi IP có tốc độcao, sửdụng những công nghệtiên tiến. Song song với quá trình này, Viettel Mobile sẽnâng cấp MSC Server, MGW. MGW sẽ được nâng cấp lên để đảm bảo có những tính năng:

 Giao diện Gigabit Ethernet cho kết nối với mạng lõi IP.

 Chức năng nén tín hiệu thoại GSM, có khảnăng chuyển đổi mã tín hiệu PCM sang IP và ngược lại.

Để đáp ứng việc phát triển thoại và dữliệu, Viettel Mobile tiến hành đồng thời việc nâng cấp MSC Server và MGW cùng với việc mởrộng dung lượng của chúng.

Giai đoạn này dựkiến được thực hiện từ tháng 9 năm 2013 với khảnăng đáp ứng được 1 triệu thuê bao GSM và 20.000 thuê bao 3G.

Hình 4.10 Mạng lõi cơ sở IP

4.3.4 Mạng cơ sở IP và triển khai mạng 3,5G

Trên cơsởmạng lõi IP và mạng 3G đã được xây dựng, Viettel Mobile sẽtập trung phát triển dịch vụ3G cung cấp cho khách hàng. Điều này được thực hiện thông qua việc phát triển lên IMS và 3,5G cho toàn mạng. Cấu trúc mạng IMS trên nền tảng IP core sẽđảm bảo được việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trong tương lai cho khách hàng.

Đây là quá trình chuyển dịch mạng di động sang hướng IP trên cơsởmột nền tảng dịch vụIP linh động của IMS.

Đồng thời với các công nghệtiên tiến trong 3,5G cũng giải quyết được các vấn đề đối với mạng truy nhập vô tuyến. Với các công nghệHSDPA và HSUPA cho phép cải thiện đáng kểtốc độdữliệu tới người sửdụng. Đây là nền tảng và là bước chuẩn bịcho việc phát triển tiếp theo lên mạng 4G của Viettel Mobile. Mô hình cấu trúc mạng được thểhiện trên hình 4.12

Hình 4.11 Mô hình 3,5G Viettel Mobile

Các khía cạnh kỹthuật thực hiện trong nội dung HSDPA bao gồm:

• Phát kênh chia sẻ

• Điều chếvà mã hóa thích ứng

• Kỹthuật phát đa mã

• Yêu cầu lặp lại tự động nhanh HARQ.

Đểnâng cấp từcông nghệWCDMA lên HSDPA, thì cần phải thay đổi phần cứng và phần mềm của RNC, Node B (BS), và UE. Sựthay đổi chính đó là ởlớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control), Node B có thêm MAC-hs để điều khiển tài nguyên của kênh HS-DSCH. Node B cũng được cải tiến đểcó thểliên tục giám sát chất lượng tín hiệu nhờnhận được các bản tin vềchất lượng kênh hiện thời, cho phép kích hoạt giao thức HARQ từlớp vật lý, giúp cho các quá trình phát lại nhanh hơn. Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC-Medium Access Control) được đặt tại Node B, do đó cho phép truy nhập nhanh hơn tới các giá trị đo lường tuyến kết nối, lập lịch gói hiệu quảhơn và nhanh hơn, cũng như điều khiển chất lượng chặt chẽhơn. Bằng cách sửdụng kỹthuật mã hóa Turbo tốc độthay đổi, điều chế16QAM, cũng

nhưhoạt động đa mã mởrộng, kênh HSDSCH hỗtrợtốc độdữliệu đỉnh từ120Kbps tới hơn 10 Mbps.

Hình 4.12 Thay đổi ở RNC và Node B

HSUPA sửdụng các kỹthuật, công nghệcủa HSDPA nhưng được áp dụng cho kênh đường lên.

4.3.5 Triển khai mạng 4G

Hình 4.13 Mô hình cấu trúc mạng 4G Viettel Mobile

Sau giai đoạn 4, thì mạng đã có dựa trên nền IP, có tốc độkhá cao. Tronggiai đoạn 5 này chúng ta cần nâng cấp giao diện vô tuyến, nâng cấp mạng thâm nhập vô tuyến, thiết bị đầu cuối, đểnó có tính linh hoạt trong quá trình giao tiếp với nhau. Ngoài ra, thay thếdần IPv4 thành IPv6. Đưa ra một sốgiao thức chuẩn cho các mạng đểdễdàng trong việc tích hợp các mạng với nhau. Với cấu trúc này, thì Viettel Mobile có thểcung cấp được nhiều loại hình dịch vụkhác nhau, có tốc độcao, chất lượng tốt. Lúc này, mạng có thểtích hợp được với nhiều mạng khác nhau nhưWiMAX, WLAN,…

KẾT LUẬN

Cùng với sự phát triển nhanh chóng về mọi mặt của đời sống xã hội, thì nhu cầu của con người cũng ngày càng tăng trên tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong lĩnh vực thông tin, con người mong muốn thông tin được cập nhập nhanh nhất, dữ liệu được lấy với tốc độ cao. Trong thông tin di động, công nghệ WCDMA ra đời là một bước phát triển lớn, nó làm tăng tốc độ truy cập mạng lên đến 2Mbps, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ Internet di động đa phương tiện với chất lượng được cải thiện so với 2,5G. Trong giai đoạn tiếp theo, người ta phát triển một công nghệ mới đó là công nghệ HSDPA. Với nhiều kỹ thuật mới, công nghệ này có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 10Mbps. Tuy nhiên, công nghệ HSDPA cũng chưa đáp ứng được hết được nhu cầu phát triển dịch vụ của con người. Người sử dụng mong muốn mạng có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nữa, chất lượng dịch vụ tốt, đặc biệt là có khả năng tích hợp được với các mạng không dây khác. Với yêu cầu đó, mạng thông tin di động thế hệ 4 ra đời. Khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao lên đến 160Mbps, chất lượng các dịch vụ tốt, khả năng tích hợp dễ dàng với các mạng khác, đã phần nào đáp ứng được nhu cầu của con người.

Viettel hiện là một trong những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, di động hàng đầu ở Việt Nam. Với mong muốn phục vụ người dùng trong nước nói chung và trên địa bàn tỉnh Quảng Nam nói riêng các dịch vụ chất lượng cao, Viettel không ngừng vận động, nâng cấp, phát triển mạng điện thoại di động của mình. Việc nghiên cứu các xu hướng phát triển về công nghệ và dịch vụ mới cũng không nằm ngoài mục tiêu này. Công nghệ 4G với những tính năng ưu việt của nó cũng như lợi ích trong việc cung cấp và sử dụng dịch vụ là một xu hướng tất yếu cho các nhà cung cấp 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 hướng về phát triển công nghệ cho mạng di động Viettel Mobile trên địa bàn tỉnh Quảng Nam.

Với điều kiện của Quảng Nam và cơ sở hạ tầng viễn thông mà Viettel đang quản lý, việc nâng cấp từng bước mạng lưới thông tin di động nhằm tiến tới 4G, và trước mắt đáp ứng nhu cầu dịch vụ GPRS như đã đề cập ở trên là hợp lý và rất cần thiết. Qua từng bước phát triển như trên, ta có thể tận dụng nguồn cơ sở vật chất sẵn có, đồng

thời tiếp cận được công nghệ hiện đại nhằm xây dựng một mạng lưới thông tin di động hiện đại, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng.

Việc phát triển các thông tin di động thế hệ thứ tư là một xu hướng tất yếu mà tất cả các khu vực trên đất nước Việt Nam đều phải thực hiện, và nhất là trên địa bàn tỉnh Quảng Nam. Tuy nhiên, phạm vi, mức độ và thời gian triển khai sẽ khác nhau đối với điều kiện cụ thể của từng khu vực.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thông tin di động thế hệ 3. Tác giả: TS Nguyễn Phạm Anh Dũng – Nhà xuất bản bưu điện – 2001.

[2] Hệ thống thông tin di động 3G và xu hướng phát triển Tác giả: TS. Đặng Đình Lâm, TS. Chu Ngọc Anh, ThS. Nguyễn Phi Hùng, ThS. Hoàng Anh – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 2004.

[3] “The IMSIP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain” Các tác giả: Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil, Aki Niemi.

[4] Tính toán mạng thông tin di động số cellular Tác giả: Vũ Đức Thọ - Nhà xuất bản Giáo Dục – 2003.

[5] “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ 4G cho mạng di động Viettel Mobile”. Tác giả: Nguyễn Đình Chiến, Nguyễn Quốc Hùng, Bùi Đức Thắng, Lê Giang Quân, Phan Thanh Trung, Trần Thị Mai Hoa.

[6] “Nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4”. Tác giả: Ths. Đỗ Văn Hòa

[7] http://vi.scribd.com/doc/52926035/4g

[8] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/luan-van-thac-sy-ap-dung-ly-thuyet-hang-doi- de-tinh-hieu-nang-he-thongthong-tin-di-dong-3g.1353243.html

[9] http://vi.wikipedia.org/wiki/3G

[10] http://www.spkt2.net/showthread.php?15868-T%E1%BB%95ng-quan- v%E1%BB%81-h%E1%BB%87-th%E1%BB%91ng-th%C3%B4ng-tin-di-

%C4%91%E1%BB%99ng-th%E1%BA%BF-h%E1%BB%87-3g

[11] http://www.ebook.edu.vn/?page=1.6&view=18914

[12] http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-nghien-cuu-he-thong-thong-tin-di- dong-tien-4g-lte-long-term-evolution-21679/

[13] http://123doc.vn/document/86510-nghien-cuu-ve-he-thong-thong-tin-di- dong-the-he-thu-4-4g-pdf.htm

[14]

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_th%C3%B4ng_tin_ di_%C4%91%E1%BB%99ng_to%C3%A0n_c%E1%BA%A7u