HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TIỂU LUẬN
MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN BĂNG RỘNG

ĐỀ TÀI: “MẠNG DI ĐỘNG 5G”
Giáo viên

: PGS. TS. Đặng Thế Ngọc

Học viên thực hiện

:

Lớp

: M21CQTE01-B

Hà Nội – 4/2022
1


MỤC LỤC

2


LỜI MỞ ĐẦU
5G (Thế hệ mạng di động thứ 5 hoặc hệ thống không dây thứ 5) là thế hệ tiếp
theo của công nghệ truyền thông di động sau thế hệ 4G, hoạt động ở các băng tần 28,

38, và 60 GHz. Theo các nhà phát minh, mạng 5G sẽ có tốc độ nhanh hơn khoảng 10
lần so với mạng 4G hiện nay, giúp mở ra nhiều khả năng mới và hấp dẫn. Lúc đó, xe
tự lái có thể đưa ra những quyết định quan trọng tùy theo thời gian và hồn cảnh.
Tính năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà và trôi chảy hơn, làm cho chúng ta
cảm thấy như đang ở trong cùng một mạng nội bộ. Các cơ quan chức năng trong
thành phố có thể theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thơng, mức độ ơ nhiễm và nhu
cầu tại các bãi đậu xe, do đó có thể gửi những thơng tin này đến những chiếc xe
thông minh của mọi người dân theo thời gian thực.
Mạng 5G được xem là chìa khóa để chúng ta đi vào thế giới Mạng lưới vạn vật
kết nối Internet (IoT), trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để trích
xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ môi trường. Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp
vào các thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe
hơi và thiết bị đeo. Tuy nhiên, để cung cấp 5G, các nhà mạng sẽ cần phải tăng cường
hạ tầng cơ sở mạng lưới (gọi là trạm gốc). Họ có thể bắt đầu bằng cách khai thác dải
phổ hiện còn trống. Sóng tín hiệu với tần số MHz sẽ được nâng cao lên thành GHz
hay thậm chí nhanh hơn. Tần số giao tiếp của điện thoại hiện nay ở dưới mức 3 GHz
nhưng mạng 5G sẽ yêu cầu những băng tần cao hơn. Mạng 5G bắt đầu được thử
nghiệm và thương mại hóa vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và người
tiêu dùng.
Nội dung bài tiểu luận trình bày những vấn đề cơ bản tổng quan về mạng 5G
như thời gian mạng di động này được triển khai và thương mại hóa ở các nước trên
thế giới và tại Việt Nam; các trường hợp sử dụng cũng như những yêu cầu về hiệu
năng tương ứng trong mỗi trường hợp. Các mơ hình và khái niệm về các giải pháp
kiến trúc mạng 5G theo IMT-2020 đặc biệt cấu trúc NSA (tùy chọn 3X) và SA (tùy
3


chọn 2) cũng được trình bày. Tiếp theo, nội dung về phổ và băng tần giành cho mạng
di động này, cũng như các ứng dụng của các dải tần phù hợp trong trường hợp nào
cũng được nêu ra. Hơn thế, bài tiểu luận trình bày các cơng nghệ vơ tuyến chính của

5G, và làm rõ cơng nghệ Massive MIMO và anten thích ứng tích cực kết hợp với
nhau như thế nào. Cuối cùng, vấn đề về trễ và khái niệm về mạng truy cập vô tuyến
mở (O-RAN) cũng đã được đưa ra và giải thích.
Bố cục của bài tiểu luận trình bày dưới dạng trả lời các câu hỏi như sau:
1. Mạng thông tin di động 5G được triển khai thương mại hóa vào thời điểm
nào?
2. Ba trường hợp sử dụng của mạng thông tin di động 5G là những trường hợp
nào? Trình bày các yêu cầu về hiệu năng tương ứng với mỗi trường hợp.
3. Vẽ hình và trình bày khái niệm về kiến trúc mạng 5G NSA (tùy chọn 3X) và
5G SA (tùy chọn 2).
4. Trình bày về phổ và băng tần giành cho 5G ở một số nước trên thế giới và tại
Việt Nam. Băng tần thấp (dưới 1 GHz) và băng tần mm phù hợp cho những trường
hợp sử dụng nào trong mạng 5G.
5. Trình bày các cơng nghệ vơ tuyến chủ chốt của 5G.
6. Trình bày về cơng nghệ Massive MIMO và anten thích ứng tích cực.
7. Yêu cầu trễ thấp trong mạng truy nhập vô tuyến 5G là bao nhiêu? Giải pháp
nhằm đạt được độ trễ thấp là gì?
8. Trình bày khái niệm về O-RAN trong mạng truy nhập vô tuyến 5G.

4


1. Mạng thông tin di động 5G được triển khai thương mại hóa vào thời
điểm nào?
Mạng di động thế hệ thứ tư (4G) đã được triển khai hoặc sắp được triển khai ở
nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, với sự bùng nổ của các thiết bị và dịch vụ di
động khơng dây, vẫn cịn một số thách thức mà 4G cũng không thể đáp ứng được,
chẳng hạn như khủng hoảng phổ tần và mức tiêu thụ năng lượng cao. Do nhu cầu về
tốc độ dữ liệu cao và tính di động để đáp ứng các dịch vụ di động mới cho nên mạng
di động thế hệ thứ năm – 5G đã được nghiên cứu và đề xuất, cho đến nay các tiêu

chuẩn, quy định, quy ước… về mạng này đã tương đối hồn thiện. Mạng khơng dây
này đã và đang được triển khai thương mai hóa trên một số quốc gia từ năm 2020,
các quốc gia đi tiên phong như: Mỹ, Úc, Nhật Bản và Hàn Quốc.
Năm 2020, Việt Nam trở thành nước thứ năm trên thế giới làm chủ công nghệ
5G, sản xuất được thiết bị hạ tầng 5G và sản xuất được điện thoại 5G. Tháng 11/2020
ba nhà mạng lớn Viettel, MobiFone và VinaPhone đã công bố kế hoạch bắt đầu thử
nghiệm và triển khai thương mại hóa 5G tại các khu vực tỉnh, thành phố. Việt Nam
đặt mục tiêu phủ sóng 5G đến 25% dân số vào năm 2025.
Mục đích chính của 5G khơng bị hạn chế và cản trở theo ý tưởng của các thế
hệ mạng trước đó bởi 5G sẽ thay đổi cách thức truy cập vào mạng đối với dịch vụ dữ
liệu tốc độ cao. Với kết quả thử nghiệm và thử nghiệm thương mại mà các nhà mạng
cung cấp thì mạng này mang lại tốc độ tải lên và tải xuống dữ liệu gấp 3-5 lần có thể
lên tới 2,2 Gb/s (điều kiện lý tưởng tốc độ có thể gấp lên tới 100 lần so với 4G), độ
trễ thấp hơn 10 lần so với mạng di động 4G.
2. Ba trường hợp sử dụng của mạng thông tin di động 5G là những trường
hợp nào? Trình bày các yêu cầu về hiệu năng tương ứng với mỗi trường hợp.
Nếu như mạng 4G là những công nghệ di động thỏa mãn các yêu cầu IMT-Nâng
cao thì 5G là các hệ thống di động đáp ứng các yêu cầu theo chuẩn IMT-2020 ITU.
IMT-2020 đưa ra ba trường hợp sử dụng mạng 5G bao gồm:
5


•

Ứng dụng băng thông rộng di động nâng cao (eMBB): Giải quyết các ứng dụng
lấy con người làm trung tâm, cho phép truy cập vào dữ liệu, dịch vụ hoặc các ngữ
cảnh đa phương tiện (ví dụ như: các nguồn video 3D, màn hình độ phân giải siêu
cao UHD, hoặc các ứng dụng thực tế ảo tăng cường, v.v…)

•


Truyền thơng siêu đáng tin cậy và độ trễ thấp (URLLC): với trường hợp ứng dụng
này cần đáp các yêu cầu nghiêm ngặt như thơng lượng, độ trễ và tính sẵn sàng (ví
dụ: ứng dụng trong tự động hóa cơng nghiệp, các ứng dụng đặc thù, ơ tơ tự lái,
v.v.).

•

Truyền thơng kiểu máy khổng lồ (mMTC), dành cho các tình huống có số lượng
lớn thiết bị kết nối thường truyền một lượng dữ liệu nhạy cảm tương đối thấp (ví
dụ: các mạng lưới thơng minh, xây dựng các nhà / tịa nhà thơng minh, các thành
phố thơng minh, v.v.).

Hình.1. Các dịch vụ trong ba trường hợp sử dụng mạng 5G và các yêu cầu cơ bản
6


Hình 2. Mức độ yêu cầu sử dụng các tham số với 3 trường hợp sử dụng 5G
Từ hình 1 ta thấy các tham số chính yêu cầu đối với 5G như: Tốc độ dữ liệu
đỉnh, độ trễ vô tuyến, mật độ thiết bị, độ siêu tin cậy, yêu cầu năng lượng…
Hình 2 cho thấy mức độ yêu cầu sử dụng các tham số với 3 trường hợp sử
dụng 5G. Ví dụ với eMBB yêu cầu tốc độ dữ liệu cao trong khi đó mMTC lại yêu
cầu mật độ thiết bị kết nối cao cho các triển khai hệ thống thiết bị lớn, còn URLCC
cần độ trễ siêu thấp.
Bảng 1 trình bày chi tiết về các tham số đối với từng trường hợp sử dụng của
5G trong IMT-2000.
eMBB: tốc độ dữ liệu đỉnh khoảng 20Gbps đường xuống (DL) và 10Gbps với
đường lên (UL), hiệu quả phổ đỉnh là 30 bps/Hz và 15 bps/Hz tương ứng với DL và
UL, tốc độ trải nghiệm cho người dùng 100Mbps và 50 Mbps tương ứng DL, UL; độ
trễ 4 ms…

mMTC: mật độ thiết bị kết nối

106 km2

/

URLLC: độ trễ người dùng 1ms; tính tin cậy …
Cả 3 trường hợp: Băng thông từ 100MHz đến 1GHz với dải tần sử dụng trên
6GHz; trễ điều khiển 20 ms (khuyến cáo là 10ms); Hiệu quả sử dụng năng lượng với

7


2 khả năng khi có truyền dữ liệu phân định công suất phù hợp và tiêu thụ năng lượng
thấp khi khơng có dữ liệu truyền….
Bảng 1: Các tham số hiệu năng của các trường hợp sử dụng 5G
Các tham số
hiệu năng

Gía trị

8


3. Vẽ hình và trình bày khái niệm về kiến trúc mạng 5G NSA (tùy chọn
3X) và 5G SA (tùy chọn 2).
Để thực hiện triển khai cơ sở hạ tầng mạng di động 5G thì vấn đề trước nhất
cần quyết định là lựa chọn giải pháp triển khai nào? Có hai giải pháp chính được sử
dụng là: “Non-Standalone” (NSA) giải pháp dựa trên kết hợp LTE và 5G - dải sóng
vơ tuyến mới truy cập với cấu trúc mạng lõi gói nâng cao (EPC) và giải pháp

“Standalone” (SA) dựa trên truy cập dải sóng vơ tuyến mới 5G và cấu trúc mạng lõi
5G mới (5G-CN), mà mạng này hoạt động song song với mạng LTE của 4G đã tồn
tại. Ta đã biết mạng di động 5G là công nghệ mạng tiếp theo của 3GPP, sau mạng
4G/LTE, dùng cho thông tin liên lạc di động không dây, so với các mạng trước đó 5G
thay đổi cách thức kết nối của truy nhập vơ tuyến đến mạng lõi.

Hình 3. So sánh giữa NSA và SA

9


Hình 4. Các giải pháp lựa chọn triển khai của mạng di động 5G
Trong nội dung Rel-15 của 3GPP đã phát hành các tùy chọn 1,2,3,4,5,6 và 7 về
thông số kỹ thuật của các giải pháp lựa chọn triển khai của mạng 5G, nhằm chuẩn
hóa các giải pháp để kết hợp giữa thế hệ mạng trước đó và với mạng mới triển khai
mà vẫn hỗ trợ được các dịch vụ trong các trường hợp sử dụng của mạng 5G (eMBB,
mMTC và URLLC).
Cả hai giải pháp triển khai NSA và SA sẽ hỗ trợ các dịch vụ 5G. Dịch vụ trong
eMBB có thể được hỗ trợ trên các giải pháp mà có tổng dung lượng trải nghiệm
người dùng tương tự nhau. Tuy nhiên với các cấu trúc NSA (tùy chọn 3,4 và 7) cho
phép dung lượng ban đầu cao hơn cho nên phù hợp cho mạng nhiều sóng mang LTE
song song ở các khu vực ngoại thành và nông thôn. Trong trường hợp này các băng
tần vô tuyến mới NR cao và trung bình khơng cung cấp mức độ bao phủ đáng kể khi
sử dụng giải pháp SA (Tùy chọn 2) do đó ban đầu có thể chỉ sử dụng duy nhất một
sóng mang NR băng tần thấp.
Đối với trường hợp các dịch vụ URLCC yêu cầu độ trễ thấp nhằm cung cấp
các dịch vụ siêu đáng tin cậy, có thể sử dùng bất kỳ tùy chọn nào, tuy nhiên, phương
pháp SA tùy chọn 2 có khả năng cung cấp độ trễ trung bình thấp hơn và kiểm sốt
chất lượng dịch vụ QoS vượt trội hơn so với NSA (Tùy chọn 3).
10



Dịch vụ thoại không thay đổi so với các giải pháp LTE 4G, thoại trên nền tảng
LTE (VoLTE) và CSFB trong giải pháp NSA tùy chọn 3. Trong khi đó, cấu trúc mạng
SA tùy chọn 2 yêu cầu nâng cấp giải pháp mạng con đa phương tiện IP (IMS) để hỗ
trợ cho giải pháp nâng cao quản lý QoS sử dụng 5GC.
Tóm lại, NSA tùy chọn 3 là giải pháp mạng đơn giản hơn cho dịch vụ eMBB
đáp ứng cung cấp các dịch vụ thoại đang có trong các mạng trước 5G, các option còn
lại cung cấp các dịch vụ yêu cầu cao hơn từ mạng lõi 5G và mạng truy cập 5G NR
được tối ưu hóa.
Nhiều mạng 5G đầu tiên sẽ bắt đầu với NSA (Tùy chọn 3X).Ưu điểm chính
của giải pháp này là có thể sử dụng kiến trúc mạng 4G EPC. Tuy nhiên, về phía
người dùng (Cổng phục vụ (SGW) và Gateway gói dữ liệu (PGW)) sẽ cần được thay
thế bằng giải pháp hiệu năng cao hơn và có tính phân bố nhiều hơn để hỗ trợ tốc độ
bit cao hơn và giảm trễ truyền dẫn.
Cách tiếp cận khác là triển khai các phần tử mạng lõi mới có thể hỗ trợ và
triển khai linh hoạt cả người dùng EPC (SGW và PGW) và Người dùng 5GC (UPF
và SMF)

11


Hình 5. Ví dụ ứng dụng NSA (Tùy chọn 3X) và SA (Tùy chọn 2)
4. Trình bày về phổ và băng tần giành cho 5G ở một số nước trên thế giới
và tại Việt Nam. Băng tần thấp (dưới 1 GHz) và băng tần mm phù hợp cho
những trường hợp sử dụng nào trong mạng 5G.
5G yêu cầu tốc độ dữ liệu cao lên tới 20Gbps nên băng thông cần tới 1GHz, để có
được băng thơng này thì chỉ ở các dải tần cao hơn. Chính bởi vậy, 5G là công nghệ
vô tuyến đầu tiên hoạt động dải tần từ 450MHz đến 90GHz. Trong đó dải tần thấp từ
450MHz đến 1GHz, dải tần trung bình từ 1GHz đến 7GHz, băng tần cao (mmWave,

12


sóng milimet) trên 24GHz. Trong đó, băng tần mmWave cũng là băng tần cho 5G
NR.

Hình 6. Băng tần sử dụng của một số nước trên thế giới trong mạng 5G
Đối với Việt Nam băng tần sử dụng mạng di động 5G là băng tần trung
3,5GHz và băng tần cao là 26/28GHz.
Băng tần thấp (dưới 1 GHz) đang sử dụng cho mạng 4G LTE và sẽ được sử
dụng phủ sóng 5G đến các khu vực nông thôn, băng tần này không phù hợp để cung
cấp kết nối đáng tin cậy ở các khu vực đơ thị, nơi có mật độ kết nối cao.
Trong khi đó băng tần mm phù hợp phủ sóng 5G trên một khu vực địa lý hạn
chế. Do vậy nó chính là chìa khóa để triển khai 5G ở khu phố đông đúc như khuôn
viên trường học, các địa điểm giải trí và thể thao…, nơi cần dung lượng cao hay nói
13


cách khác khu vực có rất nhiều thiết bị đầu cuối được sử dụng. Việc sử dụng 5G băng
tần cao cho phép truyền tải dữ liệu tốc độ cao và độ trễ thấp hơn cho người dùng di
động. ước tính cho thấy, việc kết hợp phổ tần số trong băng tần cao và băng tần
3.5GHz sẽ góp phần tiết kiệm tới 35% tổng chi phí sở hữu so với sử dụng duy nhất
các băng tần dưới 6GHz.
5. Trình bày các công nghệ vô tuyến chủ chốt của 5G.
Thứ nhất là phổ tần mới đặc biệt là dải tần cao từ 24GHz đến 100GHz là dải
tần hứa hẹn khi sử dụng kết hợp với các dải tần vô tuyến trung và thấp đảm bảo giảm
chi phí, cung cấp khả năng cung cấp dịch vụ hiệu quả cho khu vực đông dân cư.
Công nghệ vô tuyến thứ hai là công nghệ Massive MIMO, công nghệ này tăng
cường thêm hiệu quả của MIMO trên quy mơ lớn trong mạng 4G bởi có thể làm tăng
thông lượng và hiệu quả phổ đáng kể.

Thứ ba là công nghệ định dạng khung linh hoạt tại lớp vật lý.

Hình 7. Khung linh hoạt trong lớp vật lý
Với định dạng khung linh hoạt cho phép tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến cho
mỗi người dùng phù hợp với yêu cầu dịch vụ. Một khung cấu này dưới dạng một
lưới tần số - thời gian. Mỗi ô tương ứng với đơn vị phân bổ nhỏ thất của khoảng thời
gian Δt và Δf. Trong thực tế Δt tương ứng với một số nguyên symbol phân chia theo
tần số trực giao (OFDM), trong khi Δf tương ứng với một số nguyên các sóng mang

14


con. Căn cứ vào Δt để xác định kích thước TTI tối thiểu từ đó phân bổ tài nguyên cho
người dùng.
Thứ tư là công nghệ đa kết nối nghĩa là tại cùng một thời điểm thiết bị đầu
cuối người dùng có thể cùng kết nối vào các nền tảng mạng khác nhau như 5G, LTE
hay Wi-Fi. Hiện tại các máy di động chỉ sử dụng đường truyền của một loại mạng tại
một thời điểm.
Công nghệ cuối cùng trong nội dung bài báo cáo là cơng nghệ cấu trúc có tính
phân tán. Trong cấu trúc mạng phân tán các gateway truyền thống được loại bỏ trong
thành phần mạng lõi di động mà thay vào đó là hệ thống ánh xạ phân tán để quản lý
tính di chuyển và hỗ trợ linh hoạt cho các dịch vụ mới và các thiết bị khơng đồng
nhất, ví dụ như IoT (Internet vạn vật). Với kiến trúc mạng phân tán cho phép giải
quyết việc tăng quy mơ hệ thống mà chi phí cho các byte mào đầu giảm đi đáng kể,
trong khi vẫn duy trì các yêu cầu về nhận thực, bảo mật của mạng và cho phép tạo ra
các dịch vụ IoT và di động mới một cách linh hoạt.

Hình 8. Cấu trúc mạng phân tán
6. Trình bày về cơng nghệ Massive MIMO và anten thích ứng tích cực.
Massive MIMO (Multiple-input multiple-output) là một trong những cải tiến

kỹ thuật nổi bật trong hệ thống mạng viễn thông không dây trong những năm gần đây
được sử dụng tại trạm phát sóng của mỗi cell (tế bào). Kỹ thuật này mở ra một hướng
đi mới nhằm nâng cao tốc độ truyền nhận dữ liệu cũng như cải thiện được chất lượng
15


đường truyền từ trạm phát tín hiệu (base station - BS) đến người dùng di động
(mobile users - MUs).
Kỹ thuật massive MIMO là kỹ thuật sử dụng rất nhiều anten (lên đến hàng
trăm hoặc hàng ngàn anten) tại BS nhằm tăng dung lượng kênh truyền và đảm bảo
được tính ổn định của hệ thống cũng như tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa BS và MUs.
Như chúng ta đã biết, kỹ thuật MIMO là một bước đột phá lớn và được áp dụng
trong mạng viễn thông hàng thập kỷ qua cho tới mạng viễn thông LTE (Long-Term
Evolution) ngày nay. Trong kỹ thuật MIMO truyền thống, số lượng MUs được phục
vụ đồng thời là giới hạn và phụ thuộc vào kích thước thiết kế của hệ thống ban đầu.
Trong khi đó, massive MIMO đa người dùng là kỹ thuật dựa trên nhiều anten để
đồng thời cùng lúc truyền đa đường dữ liệu trong mạng viễn thông không dây. Sau
đây là một số lợi ích của ký thuật massive MIMO đa người dùng được liệt kê như
sau:
- Tăng tốc độ đường truyền dữ liệu từ BS tới MUs trong cùng hệ thống mạng viễn
thông. Điều này là do khi tăng số lượng anten, nhiều đường dữ liệu độc lập có thể
được truyền và có thể phục vụ cùng lúc nhiều MUs.
- Tăng độ tin cậy của hệ thống: Khi sử dụng rất nhiều anten tại BS sẽ tạo ra rất nhiều
đường truyền dữ liệu riêng biệt để dữ liệu có thể được truyền lên trên các đường
riêng biệt đó.
- Cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng: Khi sử dụng nhiều anten BS, BS có thể tập
trung được phổ năng lượng cho những MUs mong muốn được nhận dữ liệu từ BS.
- Giảm thiểu nhiễu trong hệ thống: Khi tăng số lượng anten tại BS lên đến hàng trăm
thậm chí hàng ngàn lần, thì ảnh hưởng của nhiễu liên kênh truyền giữa các MUs và
giữa các tế bào gần như là không có bằng cách kết hợp với bộ xử lý tuyến tính

(Maximum ratio/zero-forcing linear processing).
Tất cả những cải tiến kỹ thuật ở trên không thể đạt được đồng thời cùng lúc, vì
phải phụ thuộc vào mơi trường và khơng gian truyền tín hiệu. Tuy nhiên, những lợi
ích được nêu ở trên trong kỹ thuật massive MIMO là những ưu điểm vượt trội sẽ
được áp dụng trong mạng viễn thông thế hệ tiếp theo trong tương lai cho mạng 5G.
16


Hình 9. Mơ hình MIMO tại BTS 4G và massive MIMO tại BTS 5G
Trong hệ thống massive MIMO, các BS được trang bị với một lượng lớn số
lượng ăng-ten (hàng chục hoặc hàng trăm) và tổng công suất hệ thống sẽ xấp xỉ tăng
tuyến tính với số lượng tối thiểu anten máy phát và máy thu. Tập tia sóng của mảng
ăng-ten trong massive MIMO có thể được tập trung trong một phạm vi hẹp dựa trên
công nghệ tạo chùm tia, và có thể giảm nhiễu rất tốt. Hơn nữa, hệ số khuếch đại tăng
tuyệt vời trong massive MIMO, làm giảm các ràng buộc về tuyến tính và độ chính
xác của công suất phát đồng thời cải thiện hiệu quả công suất RF, làm cho hệ thống
MIMO lớn có thể được xây dựng bằng các thành phần giá rẻ và năng lượng thấp.
Massive MIMO dựa vào nguyên lý ghép kênh không gian và một phương
pháp đơn giản để ghép kênh không gian là triển khai tiền mã hóa tuyến tính (tức là
định dạng chùm tia). So với một số phương pháp thực hiện định dạng chùm tia tại tần
số vô tuyến (RF), tần số trung gian (IF) và dao động nội (LO), cơng nghệ tạo chùm
tia số (DBF) có những lợi thế về khả năng kiểm sốt thích ứng, tính linh hoạt và độ
chính xác. Cơng nghệ DBF dựa trên ngun lý tạo tia ăng ten radar và được thiết lập
17


với sự phát triển của xử lý tín hiệu kỹ thuật số tiên tiến, nhờ đó phát và thu tín hiệu
hữu ích có thể được thực hiện với chùm tia hẹp độ lợi cao được tạo ra theo hướng tín
hiệu hữu
ích và khơng được tạo ra theo hướng của xun nhiễu.

Để có thể tận dụng ưu điểm của massive MIMO và cơng nghệ tạo chùm tia
sóng đã có sáng kiến được thực hiện tại BTS kết hợp hệ thống anten và thành phần
vô tuyến kết quả tạo ra là anten tích cực. Người ta tích hợp đa anten tích cực trong đa
băng tần RF để tạo thành anten tích cực có tính tích hợp cao. Anten tích cực tích hợp
cao sử dụng công nghệ tạo chùm tia kết quả tạo ra anten thích ứng tích cực. Loại
anten mới này giúp cho tiết kiệm không gian, công suất tiêu thụ thấp hơn, và hiệu
năng tia sóng vơ tuyến tốt hơn tại các BTS.

Hình 10. Massive MIMO với anten thích ứng tích cực sử dụng cơng nghệ lái
chùm tia giúp giảm kích thước, tăng hiệu quả sử dụng băng tần, giảm công
suất tiêu thụ
Hình 11. Anten thích ứng tích cực ứng dụng trong massive MIMO 64 bộ thu phát
Số lượng anten phát đồng thời là số lượng các chùm tia có thể tạo ra. Do vậy
càng nhiều anten phát thì dung lượng hệ thống càng tăng. Tuy nhiên, khi đó trọng
lượng bộ anten cũng tăng, cơng suất tiêu hao và chi phí cũng tăng.
18


Số lượng phần tử anten tương ứng với hệ số khuếch đại của cả bộ anten, hay
cho ảnh hưởng đến vùng phủ của BTS. Số lượng phần tử anten tăng thì vùng phủ
tăng, tuy nhiên nếu tăng số lượng phần tử đồng nghĩa với kích thước anten tăng đặc
biệt với dải tần số thấp (do kích thước anten tỉ lệ thuận với bước sóng).
7. Yêu cầu trễ thấp trong mạng truy nhập vô tuyến 5G là bao nhiêu? Giải
pháp nhằm đạt được độ trễ thấp là gì?
Đối với mạng HSPA trễ một vịng (RTT) thời gian gói tin đi được một vịng
trong mạng là 20-30ms, LTE có thời gian trễ này là 10-15ms, trong khi đó 5G yêu
cầu trễ thấp chỉ 1ms. Để đạt được độ trễ thấp thì cần áp dụng các giải pháp như: sử
dụng giải tần vô tuyến mới (giải tần cao trên 24GHz) và cũng cần sử dụng cấu trúc
mới trong mạng khu vực là cấu trúc có tính phân tán.
8. Trình bày khái niệm về O-RAN trong mạng truy nhập vô tuyến 5G.

Thị trường thiết bị RAN (Radio Access Network) hiện do một vài nhà cung
cấp (Vendor) truyền thống chi phối. Với nỗ lực tạo ra sự canh tranh và đa dạng hóa
nguồn cung cấp, một số hiệp hội các nhà mạng di động/doanh nghiệp đã cùng nhau
phát triển mạng truy cập vô tuyến mở (Open RAN), trong đó cơng nghệ RAN độc
quyền được thay thế bằng các công nghệ chuẩn mở. Bên cạnh những cơ hội mà Open
RAN mang lại như khả năng triển khai mạng 4G/5G Open RAN tại khu vực nông
thôn hay triển khai mạng di động dùng riêng thì vẫn cịn một số khó khăn, thách thức
cần được giải quyết như tiêu chuẩn mở, hiệu suất sử dụng, chi phí vận hành và khả
năng tương thích,...
Open-RAN là một sự thay đổi kiến trúc mạng thông tin di động cho phép các
mạng được tích hợp với nhau sử dụng các phần tử mạng từ nhiều nhà sản xuất khác
nhau. Khái niệm cốt lỗi của Open-RAN là “MỞ” các giao thức và giao diện giữa
nhiều phần tử mạng khác nhau (vô tuyến, phần cứng và phần mềm) trong mạng
RAN.

19


Các nhà mạng di động kỳ vọng việc thay thế phần cứng độc quyền bằng giao diện
Open RAN cho phép kết nối và tích hợp các khối vơ tuyến RU (Radio Unit) và khối
xử lý băng gốc BBU (Baseband Unit) từ các Vendor khác nhau sẽ giúp giảm đáng kế
chi phí cho phát triển hạ tầng di động.
Từ đó có thể thấy, đặc điểm chính của Open RAN đó là:
- Giao diện mở: Thay thế các giao diện RAN hiện có bằng các lựa chọn thay thế tiêu
chuẩn mở. Ví dụ: Việc thay thế giao diện Fronthaul CPRI (Common Public Radio
Interface) bằng một giao diện mở sẽ cho phép các nhà mạng di động có thể tích hợp
và kết hợp các RRU và BBU từ các Vendor khác nhau.
- Tách biệt phần mềm và phần cứng: Phân tách phần mềm RAN khỏi các nền tảng
phần cứng ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Điều này sẽ cho phép các
nhà mạng di động chọn phần mềm BBU từ nhiều công ty phần mềm khác nhau và

phần mềm này có thể chạy trên phần cứng phổ dụng COTS (Commercial off-theshelf) dựa trên nền tảng phần cứng x86 tiêu chuẩn.

KẾT LUẬN
Mạng di động 5G đã được nghiên cứu và đưa vào thực tế thử nghiệm cũng như
thương mại hóa tại một số nước trên thế giới. Nếu như các thế hệ mạng di động trước
3G và 4G Việt Nam đi sau các nước trên thế giới thì 5G nước ta đang bắt kịp với các
nước đi đầu trên thế giới. Với việc thương mại hóa 5G sớm tại Việt Nam, đã mở ra
những cơ hội cũng như thách thức mới cho các công nghệ hiện đại như chuyển đổi
số, chính phủ điện tử, thành phố thơng minh, …
Trong nội dung bài tiểu luận đã tìm hiểu một số những vấn đề cơ bản và chính
yếu của mạng di động 5G. Thơng qua việc tìm hiểu đã khái quát được bức tranh tổng
quan về tổ chức mạng 5G, những yêu cầu hiệu năng, các trường hợp sử dụng mạng
cũng như các giải pháp, cơng nghệ chính yếu trong mạng nói riêng và mạng di động
nói chung. Phân biệt được khác căn bản giữa mạng 5G và các mạng thế hệ trước nó
là cách thức truy cập vơ tuyến vào mạng và tốc độ dữ liệu cung cấp. Từ đó ghóp

20


phần định hướng các nội dung nghiên cứu tiếp theo trong học tập và công việc sau
này.
Do thời gian và hiểu biết cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu sót rất
mong nhận được sự đóng ghóp của thầy cơ và bạn bè để bài tiểu luận được hồn
thiện hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] iGR: Open RAN Integration: Run with It - First Quarter 2021
[2] Gangi, A. "The active adaptive antenna array system." IEEE Transactions
on Antennas and Propagation 11.4 (1963): 405-414.
[3] Albreem, Mahmoud AM. "5G wireless communication systems: Vision and

challenges." 2015 International Conference on Computer, Communications, and
Control Technology (I4CT). IEEE, 2015.
[4] Xingdong, Pang, et al. "Design and implementation of an active multibeam
antenna system with 64 RF channels and 256 antenna elements for massive MIMO
application in 5G wireless communications." China communications 11.11 (2014):
16-23.
[5] H. Viswanathan, and M. Weldon, “The Past, Present, and Future of Mobile
Communications,” Bell Labs Technical Journal, vol. 19, pp. 8– 21, 2014.

21


[6] S. Vajjiravelu, and A. Punitha, ”Survey on Wireless Technologies and
Security Procedures,” International Conference on Information Communication and
Embedded Systems (ICICES), Chennai, pp. 352–355, 2013.
[7] C. Jaime, M. Mariano, A. Jose, and F. Alfonso, “Long Term Evolution in
High Speed Railway Environments: Feasibility and challenges,” Bell Labs Technical
Journal, vol. 18, issue:2, pp. 237-253, 2014.
[8] A. Osseiran, F. Boccardi, V. Braun, K. Kusume, P. Marsch, M. Maternia, O.
Queseth, H. Schotten, H. Taoka, H. Tullberg, M. Uusitalo, B. Timus, and M.
Fallgren, “Scenarios of 5G Mobile and Wireless Communications: The Vision of the
METIS Project,” IEEE Communication Magazine, vol. 52, issue: 5, pp. 26–35, 2014.

22