MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TỔNG
QUAN VỀ MẠNG 4G 1
1.

1 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

1.

1. 1

1.

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2

Hệ thống thông tin di động thế hệ 1

(1G) 2
(2G) 3

1. 1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

(3G) 6

1. 1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4

(4G) 7

1.2

Tổng quan về mạng 4G [12]

8

1.3

Sự khác nhau giữa 3G và 4G

10

1. 3. 1 Ưu điểm nổi bật

1

11

1.3.2 Các ứng dụng đã tạo nên ưu điểm của 4G LTE so với 3G 11
CHƯƠNG 2 : CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ....
14
2.1

Giới thiệu về công nghệ LTE

2.2

Cấu trúc của LTE [1]

2.3

Các kênh sử dụng trong E-UTRAN


2.4

Giao thức của LTE (LTE Protocols) [2]

2.5

Một số đặc tính của kênh truyền

24

2.5.1 Trải trễ đa đường 34
2.5.2 Các loại fading

14

34

2.5.3 Dịch tần Doppler 35
2.5.4 Nhiễu MAI đối với LTE 35

29

34

31


2.6

Các kỹ thuật sử dụng trong LTE36


2.6.1 Kỹ thuật truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM [1]
2.6.2 Kỹ thuật SC-FDMA [1] 46
2.6.3 Kỹ thuật MIMO [1]

48

2.6.4 Mã hóa Turbo [18] 50
2.6.5 Thích ứng đường truyền [18]

51

2.6.6 Lập biểu phụ thuộc kênh [18]

52

2.6.7 HARQ với kết hợp mềm [18]

52

2.7

Chuyển giao53

2.7.1 Mục đích chuyển giao

53

2.7.2 Trình tự chuyển giao


54

2.7.3 Các loại chuyển giao

56

2.7.4 Chuyển giao đối với LTE [3]
2.8

59

Điều khiển công suất [3] 60

2.8.1 Điều khiển công suất vòng hở [8]

61

2.8.2 Điều khiển công suất vòng kín [8]

62

36


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G
Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Xã
hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và
thông tin di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó. Cho

đến nay, hệ thống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ thế hệ
di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 và thế hệ đang phát triển trên thế giới - thế hệ 4.
Trong chương này sẽ trình bày khái quát về các đặc tính chung của các hệ thống
thông tin di động và tổng quan về mạng 4G.
1.1.

Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về
thiết bị điện thoại vô tuyến ra đời và cũng là tiền thân của mạng thông tin di động
sau này. Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST
Louis, bang Missouri của Mỹ.
Sau những năm 50, việc phát minh ra chất bán dẫn cũng ảnh hưởng lớn đến
lĩnh vực thông tin di động. Ứng dụng các linh kiện bán dẫn vào thông tin di động
đã cải thiện một số nhược điểm mà trước đây chưa làm được.
Thuật ngữ thông tin di động tế bào ra đời vào những năm 70, khi kết hợp
được các vùng phủ sóng riêng lẻ thành công, đã giải được bài toán khó về dung
lượng. 
1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)
Những hệ thống thông tin di động đầu tiên, nay được gọi là thế hệ thứ nhất
(1G), sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Với
FDMA, người dùng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh
trong lĩnh vực tần số. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều vượt trội so với các
kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập.


1.1.1.1.

Đặc điểm

 Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
 Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
 Trạm thu phát gốc BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi
MS trong cell.
 Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di động tiên tiến
AMPS.
1.1.1.2. Những hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ 1
 Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản.
Tuy nhiên hệ thống không thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng của
người dùng về cả dung lượng và tốc độ. Nó bao gồm các hạn chế sau :
 Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ. 
 Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong
môi trường fading đa tia.
 Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở
hạ tầng.
 Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.
 Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở châu Âu,
làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở
các nước khác.
 Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.
 Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng
kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới
ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp. Vì vậy đã xuất
hiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2.
1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo
thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở châu Âu và có tên gọi là
GSM. Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế
hệ 2 lúc đó đã đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công
nghệ số. Hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền

thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các
dịch vụ bổ sung khác. Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM được đưa
vào từ năm 1993, hiện nay đang được Công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả
với hai mạng thông tin di động số VinaPhone và MobiFone theo tiêu chuẩn GSM.


Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số.
Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:
 Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau.
 Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau.
1.1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA:
Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia
thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho N kênh
liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong chu kỳ một khung.
Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuối gói,
các bit đồng bộ và các bit dữ liệu. Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMA
truyền dẫn dữ liệu không liên tục và chỉ sử dụng cho dữ liệu số và điều chế số.
 Các đặc điểm của TDMA
 TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước
và phân phát theo yêu cầu. Trong phương pháp phân định trước, việc phân
phát các cụm được định trước hoặc phân phát theo thời gian. Ngược lại
trong phương pháp phân định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi
có cuộc gọi yêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch.
 Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên nhiễu giao thoa
giữa các kênh kế cận giảm đáng kể.
 TDMA sử dụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luồng thông tin thông qua
việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền
dẫn để tránh trùng lặp tín hiệu. Ngoài ra, vì số lượng kênh ghép tăng nên
thời gian trễ do truyền dẫn đa đường không thể bỏ qua được, do đó sự đồng
bộ phải tối ưu.

1.1.2.2. Đa truy cập phân chia theo mã CDMA
Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băng
tần. Tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống. Tuy nhiên, các tín
hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã. Thông tin di
động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm
cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn
nhau.


Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những
kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN.
Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệu
băng thông rất rộng, gọi là tín hiệu phân tán. Tín hiệu phân tán là một chuỗi mã giả
ngẫu nhiên mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ dữ liệu. Tất cả các users
trong một hệ thống CDMA dùng chung tần số sóng mang và có thể được phát đồng
thời. Mỗi user có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và nó được xem là trực
giao với các từ mã khác. Tại máy thu, sẽ có một từ mã đặc trưng được tạo ra để
tách sóng tín hiệu có từ mã giả ngẫu nhiên tương quan với nó. Tất cả các mã khác
được xem như là nhiễu. Để khôi phục lại tín hiệu thông tin, máy thu cần phải biết
từ mã dùng ở máy phát. Mỗi thuê bao vận hành một cách độc lập mà không cần
biết các thông tin của máy khác.













1.1.3.

Đặc điểm của CDMA
Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất
nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA.
Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền
dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề,
chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt.
Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thể gấp từ 4
đến 6 lần hệ thống GSM), độ an toàn (tính bảo mật thông tin) cao hơn do sử
dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa
đường tốt hơn, chuyển vùng linh hoạt. Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên
không cần phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh.
CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như TDMA và
FDMA. Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử dụng là cố định, không thể
tăng thêm khi tất cả các kênh bị chiếm.
Hệ thống CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch vụ thông tin
di động tế bào. Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit
thông tin của người sử dụng là 8-13 kbps. 
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)


Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai
đoạn trung gian là thế hệ 2, 5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều
khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên

phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được
đưa vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3 này các hệ
thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có
khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống
thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là
các hệ thống thông tin di động băng rộng.
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được
đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và
đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000. Các hệ thống
này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn
thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ 3.
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của
các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như:
 GSM, IS-136.
 CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng
công nghệ CDMA: IS-95.
 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Thông tin di động thế hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở IMT-2000 được đưa vào phục
vụ từ năm 2001. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng
cũng đồng thời bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ 2.
Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng.
 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương.
Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba (3G): 
 Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau:
 Đường lên : 1885-2025 MHz.
 Đường xuống : 2110-2200 MHz.















1.1.4.

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:
Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông.
Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong công sở, ngoài đường,
trên xe, vệ tinh.
Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environments trên cơ
sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.
Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.
Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu
chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung gian là
thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA. Thế hệ 4
là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ

tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gbps. Công nghệ 4G được
hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên cứu đầu tiên của
NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mbps khi
di chuyển và tới 1 Gbps khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền
lên hình ảnh động chất lượng cao. Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng
phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng
mạnh mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao
OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần
số khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều
tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị 4G sử dụng máy thu
vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử
dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển
mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và
nhận dữ liệu.
1.2.

Tổng quan về mạng 4G [12]


4G là hệ thống thông tin băng rộng được xem như IMT tiên tiến (IMT
Advanced) được định nghĩa bởi ITU-R. Tốc độ dữ liệu đề ra là 100Mbps cho thuê
bao di chuyển cao và 1Mbps cho thuê bao ít di chuyển, băng thông linh động lên
đến 40MHz. Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như điện thoại
IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đa phương tiện...
3GPP LTE được xem như là tiền 4G, nhưng phiên bản đầu tiên của LTE
chưa đủ các tính năng theo yêu cầu của IMT Advanced. LTE có tốc độ lý thuyết lên
đến 100Mbps ở đường xuống và 50Mbps ở đường lên đối với băng thông 20MHz.
Và sẽ hơn nữa nếu MIMO, các anten mảng được sử dụng. LTE được phát
triển đầu tiên ở hai thủ đô Stockholm và Olso vào ngày 14/12/2009. Giao diện vô

tuyến vật lý đầu tiên được đặt tên là HSOPA (High Speed OFDM Packet Access),
bây giờ có tên là E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access). Thực tế cho
thấy, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới: AlcatelLucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG
Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu. . . đã bắt tay với các nhà mạng lớn trên thế
giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T-Mobile,
China Mobile, ZTE. . . ) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọng trên công nghệ
LTE và đã đạt những thành công đáng kể.
LTE Advanced là ứng viên cho chuẩn IMT-Advanced, mục tiêu của nó là
hướng đến đáp ứng được yêu cầu của ITU. LTE Advanced có khả năng tương thích
với thiết bị và chia sẻ băng tần với LTE phiên bản đầu tiên. 
Di động WiMAX (IEEE 802. 16e-2005) là chuẩn truy cập di động không
dây băng rộng (MWBA) cũng được xem là 4G, tốc độ bít đỉnh đường xuống là 128
Mbps và 56 Mbps cho đường xuống với độ rộng băng thông hơn 20 MHz.
UMB (Ultra Mobile Broadband) : UMB được các tổ chức viễn thông của
Nhật Bản, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Hàn Quốc cùng với các hãng như AlcatelLucent, Apple, Motorola, NEC và Verizon Wireless phát triển từ nền tảng CDMA.
UMB có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz đến 20 MHz và làm
việc ở nhiều dải tần số, với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 288 Mbps cho luồng
xuống và 75 Mbps cho luồng lên với độ rộng băng tần sử dụng là 20 MHz.
Qualcomm là hãng đi đầu trong nỗ lực phát triển UMB, mặc dù hãng này cũng
đồng thời phát triển cả công nghệ LTE.


 Mục tiêu và cách tiếp cận:
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tồn tại,
không chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat
video, TV di động mà còn các dịch vụ HDTV, các dịch vụ tối thiểu như thoại, dữ
liệu và các dịch vụ khác. Nó cho phép chuyển giao giữa các mạng vô tuyến trong
khu vực cục bộ và có thể kết nối với hệ thống quảng bá video số.
 Các mục tiêu mà 4G hướng đến :
 Băng thông linh hoạt giữa 5 MHz đến 20 MHz, có thể lên đến 40 MHz.

 Tốc độ được quy định bởi ITU là 100 Mbps khi di chuyển tốc độ cao và 1
Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm.
 Tốc độ dữ liệu ít nhất là 100 Mbps giữa bất kỳ hai điểm nào trên thế giới.
 Hiệu suất phổ đường truyền là 15bit/s/Hz ở đường xuống và 6.75 bit/s/Hz ở
đường lên (có nghĩa là 1000 Mbps ở đường xuống và có thể nhỏ hơn băng
thông 67 MHz)
 Hiệu suất sử dụng phổ hệ thống lên đến 3 bit/s/Hz/cell ở đường xuống và
2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng trong nhà.
 Chuyển giao liền (Smooth handoff) qua các mạng hỗn hợp. 
 Kết nối liền và chuyển giao toàn cầu qua đa mạng.
 Chất lượng cao cho các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh thời gian thực,
tốc độ dữ liệu cao, video HDTV, TV di động...
 Tương thích với các chuẩn không dây đang tồn tại
 Tất cả là IP, mạng chuyển mạch gói không còn chuyển mạch kênh nữa.
 Các điểm cần xét đến
 Vùng bao phủ, môi trường vô tuyến, phổ, dịch vụ, mô hình thương mại và số
người sử dụng.
 Các kỹ thuật được sử dụng
 Kỹ thuật sử dụng lớp vật lý
 Không sử dụng CDMA
 MIMO : để đạt được hiệu suất phổ tần cao bằng cách sử dụng phân tập theo
không gian, đa anten đa người dùng.
 Sử dụng lượng tử hóa trong miền tần số, chẳng hạn như OFDM hoặc SCFDE (single carrier frequency domain equalization) ở đường xuống : để tận
dụng thuộc tính chọn lọc tần số của kênh mà không phải lượng tử phức tạp.


 Ghép kênh trong miền tần số chẳng hạn như OFDMA hoặc SC-FDMA ở
đường xuống : tốc độ bit thay đổi bằng việc gán cho người dùng các kênh
con khác nhau dựa trên điều kiện kênh.
 Mã hóa sửa lỗi Turbo : để tối thiểu yêu cầu về tỷ số SNR ở bên thu.

 Lập biểu kênh độc lập : để sử dụng các kênh thay đổi theo thời gian.
 Thích nghi đường truyền : điều chế thích nghi và các mã sửa lỗi.
1.3. Sự khác nhau giữa 3G và 4G
Hiện nay, công nghệ 3G cho phép truy cập Internet không dây và các cuộc
gọi có hình ảnh. 4G được phát triển trên các thuộc tính kế thừa từ công nghệ 3G.
về mặt lý thuyết, mạng không dây sử dụng công nghệ 4G sẽ có tốc độ nhanh hơn
mạng
3G từ 4 đến 10 lần. Tốc độ tối đa của 3G là tốc độ tải xuống 14Mbps và
5.8Mbps tải lên. Với công nghệ 4G, tốc độ có thể đạt tới 100Mbps đối với người
dùng di động và 1Gbps đối với người dùng cố định. 3G sử dụng ở các dải tần quy
định quốc tế cho UL : 1885-2025 MHz; DL : 2110-2200 MHz; với tốc độ từ
144kbps-2Mbps, độ rộng BW: 5 MHz. Đối với 4G LTE thì Hoạt động ở băng tần :
700 MHz-2,6 GHz với mục tiêu tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp, công nghệ truy cập
sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu. Tốc độ DL :100Mbps( ở BW 20MHz), UL : 50
Mbps với 2 aten thu một anten phát. Độ trễ nhỏ hơn 5ms với độ rộng BW linh hoạt
là ưu điểm của LTE so với WCDMA, BW từ 1.25 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10
MHz, 15 MHz, 20 MHz. Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần số người
dùng/cell so với WCDMA.
1.3.1. Ưu điểm nổi bật
 Tốc độ dữ liệu cao hơn rất nhiều lần so với 3G
 Tăng hiệu quả sử dụng phổ và giảm thời gian trễ
 Cấu trúc mạng sẽ đơn giản hơn, và sẽ không còn chuyển mạch kênh
nữa Hiệu quả trải phổ tăng 4 lần và tăng 10 lần user/cell so với
WCDMA.
 Độ rộng băng tần linh hoạt cũng là một ưu điểm quan trọng của LTE
đối với WCDMA
1.3.2. Các ứng dụng đã tạo nên ưu điểm của 4G LTE so với 3G
 Hiệu suất phổ cao
 OFDM ở DL












 Chống nhiễu đa đường
 Hầu hết dữ liệu người dùng thì ít hơn di động
 SC-FDMA ở UL
 PAPR thấp
 Người dùng trực giao trong miền tần số
 MIMO
Tốc độ dữ liệu cao
 Phát nhiều dòng dữ liệu độc lập song song qua các anten riêng lẻ =>
tăng tốc độ dữ liệu. (sử dụng MIMO)
Độ trễ thấp
 Thời gian cài đặt và thời gian trì hoãn chuyển tiếp ngắn -Trễ HO và
thời gian ngắt ngắn : TTI ngắn, trạng thái RRC đơn giản
Giá thành rẻ
 Cấu trúc mạng đơn giản, giảm các thành phần của mạng
Chất lượng dịch vụ cao
 Sử dụng các tần số cấp phép để đảm bảo chất lượng dịch vụ : LTE sử
dụng các dải tần số khác nhau : 2100 MHz, 1900 MHz, 1700 MHz,
2600 MHz, 900 MHz, 800 MHz.
 Luôn luôn thử nghiệm ( giảm thời gian trễ trong điều khiển định
tuyến)

 Giảm độ trễ khứ hồi ( round trip delay)
Tần số tái sử dụng linh hoạt: Giảm nhiễu liên cell với tần số tái sử dụng lớn
hơn 1.
 Sử dụng hai dải tần số:
 Dải 1 : hệ số tái sử dụng lớn hơn 1 => công suất phát cao hơn
 Dải 2 : phổ còn lại
 Các user ở cạnh cell : sử dụng dải 1 => SIR tốt
 Các user ở trung tâm cell : sử dụng toàn bộ băng => tốc
độ dữ liệu cao
 Dung lượng và vùng bao phủ của WCDMA UL bị giới hạn bởi can
nhiễu: can nhiễu bên trong cell và can nhiễu liên cell. Nhưng đối với
LTE thì : do tính trực giao nên can nhiễu trong cùng một cell có thể
không xét đến và giảm can nhiễu inter-cell bằng tái sử dụng cục bộ,
thêm các anten có thể triệt can nhiễu.  

CHƯƠNG 2


CẤU TRÚC MẠNG 4G LTE VÀ CÁC
VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
Hệ thống 4G được xây dựng nhằm chuẩn bị một cơ sở hạ tầng di động chung có
khả năng phục vụ các dịch vụ hiện tại và tương lai. Cơ sở hạ tầng 4G được thiết kế
với điều kiện những thay đổi, phát triển về kỹ thuật có khả năng phù hợp với mạng
hiện tại mà không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ đang sử dụng. Để thực hiện điều
đó, cần tách biệt giữa kỹ thuật truy cập, kỹ thuật truyền dẫn, kỹ thuật dịch vụ (điều
khiển kết nối) và các ứng dụng của người sử dụng. Chương này sẽ trình bày hệ
thống di động 4G LTE :các đặc điểm kỹ thuật, so sánh LTE với WiMAX, cấu trúc
mạng 4G LTE sẽ như thế nào, nó liên kết với các mạng khác ra sao, các kênh sử
dụng trong E-UTRAN, các kỹ thuật sử dụngcho đường lên, đường xuống trong
LTE, đồng thời khái quát về các thủ tục liên quan đến giao diện vô tuyến bao gồm

chuyển giao và điều khiển công suất.
2.1Giới thiệu về công nghệ LTE
Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không
dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ
tiềm năng nhất cho truyền thông 4G. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định
nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ
thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp. 3GPP LTE là hệ thống
dùng cho di động tốc độ cao. Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu
tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng
khác, do đó người sử dụng có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu
giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA.
Kiến trúc mạng mới được thiết kế với mục tiêu cung cấp lưu lượng chuyển mạch
gói với dịch vụ chất lượng, độ trễ tối thiểu. Hệ thống sử dụng băng thông linh hoạt
nhờ vào mô hình đa truy cập OFDMA và SC-FDMA. Thêm vào đó, FDD
(Frequency Division Duplexing) và TDD (Time Division Duplexing), bán song
công FDD cho phép các UE có giá thành thấp. Không giống như FDD, bán song
công FDD không yêu cầu phát và thu tại cùng thời điểm. Điều này làm giảm
giá thành cho bộ song công trong UE. Truy cập tuyến lên dựa vào đa truy cập phân
chia theo tần số đơn sóng mang (Single Carrier Frequency Division multiple
Access SC-FDMA) cho phép tăng vùng phủ tuyến lên làm tỷ số công suất đỉnh


trên công suất trung bình thấp (Peak-to-Average Power Ratio PAPR) so với
OFDMA. Thêm vào đó, để cải thiện tốc độ dữ liệu đỉnh, hệ thống LTE sử dụng hai
đến bốn lần hệ số phổ cell so với hệ thống HSPA Release 6.
 Động cơ thúc đây
 Cần thế hệ tiếp theo để cải thiện các nhược điểm của 3G và đáp ứng nhu cầu
của người sử dụng
 Người dùng đòi hỏi tốc độ dữ liệu và chất lượng dịch vụ cao hơn
 Tối ưu hệ thống chuyển mạch gói

 Tiếp tục nhu cầu đòi hỏi của người dùng về giảm giá thành (CAPEX và
OPEX)
 Giảm độ phức tạp
 Tránh sự phân đoạn không cần thiết cho hoạt động của một cặp hoặc không
phải một cặp dải thông
 Các giai đoạn phát triển của LTE
 Bắt đầu năm 2004, dự án LTE tập trung vào phát triển thêm UTRAN và tối
ưu cấu trúc truy cập vô tuyến của 3GPP.
 Mục tiêu hướng đến là dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một
người dùng trên 1 MHz so với mạng HSDPA Rel. 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4
lần (100Mbps). Tải lên: gấp 2 đến 3 lần (50Mbps).
 Năm 2007, LTE của kỹ thuật truy cập vô tuyến thế hệ thứ 3 -“EUTRA”phát triển từ những bước khả thi để đưa ra các đặc tính kỹ thuật được chấp
nhận. Cuối năm 2008 các kỹ thuật này được sử dụng trong thương mại.
 Các kỹ thuật OFDMA được sử dụng cho đường xuống và SC-FDMA được
sử dụng cho đường lên. 
 Mục tiêu của LTE
 Tốc độ dữ liệu cao
 Độ trễ thấp
 Công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu tối ưu
 Các đặc tính cơ bản của LTE
 Hoạt động ở băng tần : 700 MHz-2,6 GHz.
 Tốc độ:
 DL : 100Mbps( ở BW 20MHz)
 UL : 50 Mbps với 2 aten thu một anten phát.
 Độ trễ : nhỏ hơn 5ms


 Độ rộng BW linh hoạt :1,4 MHz; 3 MHz; 5 MHz; 10 MHz; 15 MHz; 20
MHz. Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc
không.

 Tính di động : Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động
tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng
tần.
 Phổ tần số:
 Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD
 Độ phủ sóng từ 5-100 km
 Dung lượng 200 user/cell ở băng tần 5Mhz.
 Chất lượng dịch vụ :
 Hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS.
 VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS.
 Liên kết mạng: 
 Khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ
thống không thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo.
 Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa E-UTRAN và UTRAN/GERAN sẽ
nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn
lại.
 Chi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm
Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4 MHz đến 20 MHz, điều này có nghĩa
là nó có thể hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP. Trong thực tế, hiệu suất
thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ và không có sự
lựa chọn cho phổ tần của chính nó. Điều này giúp đáng kể cho các nhà khai thác
trong chiến lược về kinh tế và kỹ thuật. Triển khai tại các tần số cao, LTE là chiến
lược hấp dẫn tập trung vào dung lượng mạng, trong khi tại các tần số thấp nó có
thể cung cấp vùng bao phủ khắp nơi. Mạng LTE có thể hoạt động trong bất cứ dải
tần được sử dụng nào của 3GPP. Nó bao gồm băng tần lõi của IMT-2000 (1.9-2
GHz) và dải mở rộng (2.5 GHz), cũng như tại 850-900 MHz, 1800 MHz, phổ AWS
(1.7-2.1 GHz)...Băng tần chỉ định dưới 5MHz được định nghĩa bởi IUT thì phù hợp
với dịch vụ IMT trong khi các băng tần lớn hơn 5MHz thì sử dụng cho các dịch vụ
có tốc độ cực cao. Tính linh hoạt về băng tần của LTE có thể cho phép các nhà sản
xuất phát triển LTE trong những băng tần đã tồn tại của họ.

Các thông số lớp vật lý của LTE [14]


Bảng 2.1 : Các thông số lớp vật lý LTE
Kỹ thuật truy cập

UL

DTFS-OFDM (SC-FDMA)

DL

OFDMA

Băng thông
1.4MHz, 3 MHz , 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz

TTI tối thiểu

1ms

Khoảng cách sóng mạng con

15KHz

Ngắn
Dài

Chiều dài CP


4.7ps
16.7 ps
QPSK, 16QAM, 64QAM

Điều chế
Ghép kênh không gian

1 lớp cho UL/UE
Lên đến 4 lớp cho DL/UE
Sử dụng MU-MIMO cho UL và DL

Bảng 2.2 : Tốc độ đỉnh của LTE theo lớp

Lớp 1

2

3

4

5

10

50

100

150


300

5

25

50

50

75

Tốc độ
đỉnh
Mbps DL
UL

Dung lượng cho các chức năng lớp vật lý
Băng thông RF

20MHz

Điều chế

QPSK, 16QAM, 64QAM

UL

DL


QPSK, 16QAM

QPSK,


16QAM,
64QAM
Dịch vụ của LTE

Qua việc kết nối của đường truyền tốc độ rất cao, băng thông linh hoạt, hiệu suất
sử dụng phổ cao và giảm thời gian trễ gói, LTE hứa hẹn sẽ cung cấp nhiều dịch vụ
đa dạng hơn. Đối với khách hàng, sẽ có thêm nhiều ứng dụng về dòng dữ liệu lớn,
tải về và chia sẻ video, nhạc và nội dung đa phương tiện. Tất cả các dịch vụ sẽ cần
lưu lượng lớn hơn để đáp ứng đủ chất lượng dịch vụ, đặc biệt là với mong đợi của
người dùng về đường truyền TV độ rõ nét cao. Đối với khách hàng là doanh
nghiệp, truyền các tập tin lớn với tốc độ cao, chất lượng video hội nghị tốt
sẽ

LTE

mang đặc tính của “Web 2.0” ngày nay vào không gian di động lần đầu tiên. Dọc
theo sự bảo đảm về thương mại, nó sẽ băng qua những ứng dụng thời gian thực
như game đa người chơi và chia sẻ tập tin.
Bảng 2.3 : So sánh các dịch vụ của 3G so với 4G LTE
Dịch vụ

Môi trường (3G) Môi trường 4G

Thoai (rich voice) Âm thanh thời gian thực VoIP, video hội nghị chất lượng cao

Tin nhắn P2F(P2F messaging) SMS, MMS, các email ưu tiên thấp
photo, IM, email di động, tin nhắn video

Các tin nhắn

Lướt
web(browsing)
Truy cập đến các dịch vụ online trực tuyến, Trình duyệt WAP
thông qua GPRS và mạng 3G. Duyệt siêu nhanh, tải các nội dung lên các mạng
xã hội.
Thông tin cước
phí(paid


information)Người dùng trả qua hoặc trên mạng tính cước chuân. Chính yếu là dựa
trên thông tin văn bản. Tạp chí trực tuyến, dòng âm thanh chất lượng cao.
Riêng
tư(personalization) Chủ yếu là âm thanh chuông(ringtone), cũng bao gồm màn hình
chờ (screensavers)và nhạc chờ(ring tone) . Âm thanh thực(thu âm gốc từ người
nghệ sĩ), các trang web cá nhân.
Games

Tải về và chơi game trực Kinh nghiệm game trực

tuyến. tuyến vững chắc qua cả mạng cố định và di động.
Video/TV theo yêu cầu (video/TV on demand)
Chạy và có thể tải video. Các
dịch vụ quảng bá tivi, Tivi theo đúng yêu cầudòng video chất lượng cao.
Nhạc Tải đầy đủ các track và các dịch vụ âm thanh.
lượng cao


Lưu trữ và tải nhạc chất

Nội dung tin nhắn Tin nhắn đồng cấp sử dụng ba thành phần cũng như tương tác
với các media khác.
Phân phối tỷ lệ rộng của các video clip, dịch vụ karaoke,
video cơ bản quảng cáo di động.
Mcomerce( thương mại qua điện thoại) Thực hiện các giao dịch và thanh toán qua
mạng di động.
Điện thoại cầm tay như thiết bị thanh toán, với các chi tiết
thanh toán qua mạng tốc độ cao để cho phép các giao dịch thực hiện nhanh chóng.
Mạng dữ liệu di động(mobile data netwoking)
Truy cập đến các mạng nội bộ
và cơ sở dữ liệu cũng như cách sử dụng của các ứng dụng như CRM. Chuyển đổi
file P2P, các ứng dụng kinh doanh, ứng dụng chia sẻ, thông tin M2M, di động
intranet/extranet.


* So sánh LTE với HSPA và WiMAX [17]
Bảng 2.4 : So sánh giữa HSPA, WiMAX và LTE
Các tiêu chí HSUPA
Phiên bản

WiMAX

3GPP release 6

LTE

802.16e (2005)


3GPP release 8 (3/2009)

Cơ sở hạ tầng và các thiết bị có giá trị Bắt đầu năm 2007 Bắt đầu năm 2007 Bắt
đầu năm 2010
Dải tần hoạt động 700MHz, 850 MHz,1.5 GHz, 1.8 GHz, 1.7/2.1 GHz
2.5GHz, 2.6GHz, 3.5GHz, 3.65 GHz, 5.8 GHz,
700MHz, 850 MHz,1.5
GHz, 1.8 GHz, 1.7/2.1 GHz, 2.1GHz, 2.3GHz, 2.6GHz
Các thông số hướng đến Tốc độ dữ liệu lên 5.6 Mbps đối với kênh 5MHz, bán
kính cell là 680m Tốc độ dữ liệu lên 75Mbps/25 Mbps đối với kênh 10MHz với
2x2 MIMO, bán kính cell lên đến 2-7Km,
100-200 người dùng
Tốc độ dữ liệu lên 100Mbps/50 Mbps đối với kênh
10MHz với 2x2 MIMO, bán kính cell lên đến 5Km, lớn hơn 400 người dùng
Khả năng tương thích lùi Tương thích lùi với Release 99 Không tương thích lùi
với 3GPP hoặc 3GPP2 Kế thừa chuẩn 3GPP, nhưng khác kỹ thuật nên đòi hỏi
thiết bị mới ở RAN nếu dải tần khác nhau được sử dụng

về công nghệ, LTE và WiMax có một số khác biệt nhưng cũng có nhiều điểm
tương đồng. Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP. Cả hai đều dùng kỹ
thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đường xuống từ trạm thu
phát đến thiết bị đầu cuối đều được tăng tốc bằng kỹ thuật OFDM hỗ trợ truyền tải
dữ liệu đa phương tiện và video.
Đường lên từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa 2 công
nghệ. WiMax dùng OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access một biến thể của OFDM), còn LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA (Single Carrier -


Frequency Division Multiple Access). Về lý thuyết, SC-FDMA được thiết kế làm
việc hiệu quả hơn và các thiết bị đầu cuối tiêu thụ năng lượng thấp hơn OFDMA.

LTE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cả phương thức
TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency Division Duplex). Ngược lại,
WiMax hiện chỉ tương thích với TDDs. TDD truyền dữ liệu lên và xuống thông
qua 1 kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), còn FDD cho phép
truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt. Điều này có nghĩa
LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax. Tuy nhiên, sự khác biệt công nghệ
không có ý nghĩa quyết định trong cuộc chiến giữa WiMax và LTE.
Trên thế giới, 4G dù chưa phải phổ biến song cũng đã có quốc gia và các hãng viễn
thông triển khai. Chẳng hạn như Ericsson. Tháng 1/2009, Ericsson và nhà mạng tại
Thụy Điển đã triển khai thương mại TeliaSonera mạng LTE/4G đầu tiên tại Thụy
Điển. Tới tháng 1/2010 đã triển khai diện rộng mạng TeliaSonera trên toàn quốc ở
Na Uy và Thụy Điển. Ngoài ra, Ericsson đã ký hợp đồng triển khai LTE trong thời
gian tới với các nhà mạng AT&T (Mỹ), MetroPCS, Verizon Wireless (Mỹ), NTT
Docomo (Nhật). Ericsson cũng đã tiến hành các thử nghiệm LTE/4G với các mạng
Telstra, SingTel, T-Mobile Hungary, Zain Saudia Arabia.
Với Việt Nam, ở thời điểm này, cơ quan quản lý nhà nước chưa đưa ra quyết định
sẽ đi lên 4G bằng Wimax hay LTE mà quan điểm sẽ tổ chức một hội thảo giữa Bộ
với các doanh nghiệp để tìm ra sự lựa chọn hợp lý nhất. Theo phân tích của các
chuyên gia, hiện tại Wimax có lợi thế đi trước LTE. Không chỉ trên thế giới mà
ngay cả ở Việt Nam, mạng Wimax đã được triển khai cung cấp thử nghiệm từ năm
2004 tới giờ. Còn LTE, lại được cho rằng phải tới khoảng năm 2012-2013 mới trở
nên phổ biến. Xong, so với Wimax, LTE lại có một thế mạnh được cho là rất quan
trọng. LTE nếu được triển khai cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có sẵn dù
vẫn phải đầu tư thêm thiết bị. Còn Wimax, nếu muốn triển khai thì phải xây dựng
từ đầu một mạng mới. Với Việt Nam, trong bối cảnh hiện nay, theo nhiều chuyên
gia, vẫn chưa đến thời điểm chín muồi để phát triển 4G cho dù đó là Wimax hay
LTE. Ở thời điểm này, Việt Nam vẫn chưa có kế hoạch triển khai 4G. Nếu có, phải
ít nhất là năm 2012. Và với mốc thời gian này, biết đâu, LTE lại thắng thế hơn
Wimax? Nhưng dù có lựa chọn công nghệ gì đi chăng nữa, điều quan trọng nhất
mà người dùng Việt đặt kỳ vọng ở các nhà khai thác mạng, cung cấp dịch vụ đó là

làm sao đáp ứng được ba tiêu chuẩn. Một chuyên gia của Ericsson chia sẻ.Thứ


nhất, đó là tính thân thiện và đơn giản của dịch vụ công nghệ cung cấp. Đa số
người dùng trước đây chưa biết nhiều về Internet do đó tính thân thiện giúp họ sử
dụng lần đầu tiên mà không bị nhầm lẫn là điều rất quan trọng. Thứ hai đó chính là
những nội dung tiếng Việt mà họ có thể hưởng thụ từ dịch vụ.Và thứ ba, là giá cả
hợp lý. Đặc biệt là dịch vụ trả trước. Có thể nói, đa số người sử dụng không hiểu
về sự liên quan giữa Megab yte và giá cả nên chính sách giá phải dễ hiểu.
2.2

Cấu trúc của LTE [1]

Hình trên cho ta thấy sự khác nhau về cấu trúc của UTMS và LTE. Song song với
truy nhập vô tuyến LTE, mạng gói lõi cũng đang cải tiến lên cấu trúc tầng SAE.
Cấu trúc mới này được thiết kế để tối ưu hiệu suất mạng, cải thiện hiệu quả chi phí
và thuận tiện thu hút phần lớn dịch vụ trên nền IP.
Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network): mạng truy nhập vô tuyến
của LTE được gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó là tất
cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênh gói
được chia sẻ. Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống
trở nên cao hơn. Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất cả
các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch vụ đa phương tiện và giữa
những dịch vụ cố định và không dây. 
Có nhiều loại chức năng khác nhau trong mạng tế bào. Dựa vào chúng, mạng có
thể được chia thành hai phần: mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Những chức
năng như điều chế, nén, chuyển giao thuộc về mạng truy nhập. Còn những chức
năng khác như tính cước hoặc quản lý di động là thành phần của mạng lõi. Với
LTE, mạng truy nhập là E-UTRAN và mạng lõi là EPC.
Mục đích chính của LTE là tối thiểu hóa số node. Vì vậy, người phát triển đã chọn

một cấu trúc đơn node. Trạm gốc mới phức tạp hơn NodeB trong mạng truy nhập
vô tuyến WCDMA/HSPA, và vì vậy được gọi là eNodeB (Enhance Node B).
Những eNodeB có tất cả những chức năng cần thiết cho mạng truy nhập vô tuyến
LTE, kể cả những chức năng liên quan đến quản lý tài nguyên vô tuyến.
Giao diện vô tuyến sử dụng trong E-UTRAN bây giờ chỉ còn là S1 và X2. Trong
đó S1 là giao diện vô tuyến kết nối giữa eNodeB và mạng lõi. S1 chia làm hai loại


là S1-U là giao diện giữa eNodeB và SAE -GW và S1-MME là giao diện giữa
eNodeB và MME. X2 là giao diện giữa các eNodeB với nhau.

Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của LTE

Mạng lõi: mạng lõi mới là sự mở rộng hoàn toàn của mạng lõi trong hệ thống 3G,
và nó chỉ bao phủ miền chuyển mạch gói. Vì vậy, nó có một cái tên mới: Evolved
Packet Core (EPC).
Cùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong EPC đã được giảm. EPC chia
luồng dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển.
Một node cụ thể được định nghĩa cho mỗi mặt phang, cộng với Gateway chung kết
nối mạng LTE với internet và những hệ thống khác. EPC gồm có một vài thực thể
chức năng.
MME (Mobility Management Entity): chịu trách nhiệm xử lý những chức
năng mặt bằng điều khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và quản lý phiên.
Gateway dịch vụ (Serving Gateway): là vị trí kết nối của giao tiếp dữ liệu
gói với E-UTRAN. Nó còn hoạt động như một node định tuyến đến những kỹ thuật
3GPP khác.
P-Gateway (Packet Data Network): là điểm đầu cuối cho những phiên hướng
về mạng dữ liệu gói bên ngoài. Nó cũng là Router đến mạng Internet.
PCRF (Policyand Charging Rules Function): điều khiển việc tạo ra bảng giá
và cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem)

cho mỗi người dùng.
HSS (Home Subscriber Server): là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất cả
dữ liệu của người dùng. Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trung tâm của nhà
khai thác.
Các miền dịch vụ bao gồm IMS (IP Multimedia Sub-system) dựa trên các nhà khai
thác, IMS không dựa trên các nhà khai thác và các dịch vụ khác. IMS là một kiến
trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa


phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập
nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy
nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng
như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ
thống mạng khác nhau có thể tương thích với nhau. IMS hứa hẹn mang lại nhiều
lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ. Nó đã và đang được tập trung
nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp. Tuy
nhiên IMS cũng gặp phải những khó khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ độ
chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai nó. Kiến trúc IMS
được cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô số các chức năng khác nhau.
IMS dựa trên các nhà khai thác: là IMS đã được tích hợp sẵn trong cấu trúc của hệ
thống 3GPP
IMS không dựa trên các nhà khai thác: là IMS không được định nghĩa trong
các chuẩn. Các nhà khai thác có thể tích hợp dịch vụ này trong mạng của họ. Các
UE kết nối đến nó qua vài giao thức được chấp thuận và dịch vụ video streaming là
1 ví dụ.
Các dịch khác không được cung cấp bởi 3GPP và cấu trúc phụ thuộc vào
yêu cầu của dịch vụ. Cấu hình điển hình sẽ được UE kết nối đến máy chủ qua
mạng chẳng hạn như kết nối đến trang chủ cho dịch vụ lướt web.
Cấu trúc của LTE liên kết với các mạng khác


Hình 2.4 : Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP và không phải 3GPP

Hình 2.5: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP và liên mạng với CDMA
2000
Hệ thống 3GPP hiện tại (GSM và WCDMA/HSPA) và 3GPP2 (CDMA2000
1xRTT, EV-DO) được kết hợp vào hệ thống mới thông qua những giao diện chuẩn


hóa, miễn là tối ưu tính di động với LTE. Với hệ thống 3GPP, điều này có nghĩa là
Chương 2 : Cấu trúc mạng 4G LTE và các vấn đề liên quan

một giao diện báo hiệu giữa SGSN (Serving GPRS Support Node) và mạng lõi
mới, với hệ thống 3GPP2 cũng có một giao diện báo hiệu giữa CDMA RAN và
mạng lõi mới.
Ví dụ tín hiệu điều khiển cho di động được xử lý bởi node Mobility Management
Entity (MME), tách rời với Gateway. Điều này thuận tiện cho việc tối ưu trong
triển khai mạng và hoàn toàn cho phép chia tỉ lệ dung lượng một cách linh động.
Home Subscriber Server (HSS) nối đến Packet Core qua một giao diện IP, và
không phải SS7 như đã sử dụng trong mạng GSM và WCDMA. Mạng báo hiệu
cho điều khiển chính sách và tính cước được dựa trên giao diện IP. Hệ thống GSM
và WCDMA/HSPA hiện tại được tích hợp vào hệ thống mới qua những giao diện
được chuẩn hóa giữa SGSN và mạng lõi mới. Người ta cố gắng kết hợp truy nhập
CDMA cũng sẽ đưa đến tính di động liên tục giữa LTE và CDMA, cho phép sự
mềm dẻo trong việc chuyển lên LTE.
LTE-SAE tiếp nhận khái niệm QoS theo từng lớp. Điều này cung cấp một giải
pháp đơn giản và đến bây giờ vẫn hiệu quả cho những nhà khai thác có được sự
phân biệt giữa những dịch vụ gói.
2.3

Các kênh sử dụng trong E-UTRAN


a Kênh vật lý : các kênh vật lý sử dụng cho dữ liệu người dùng bao gồm :
-

PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : phụ tải có ích (payload)

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) : PUSCH được dùng để mang dữ
liệu người dùng. Các tài nguyên cho PUSCH được chỉ định trên một subframe cơ
bản bởi việc lập biểu đường lên. Các sóng mang được chỉ định là 12 khối tài
nguyên (RB) và có thể nhảy từ subframe này đến subframe khác. PUSCH có thể
dùng các kiểu điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM.


PUCCH(Physical Uplink Control Channel): có chức năng lập biểu,
ACK/NAK.
-

PDCCH(Physical Downlink Control Channel): lập biểu, ACK/NAK.

PBCH(Physical Broadcast Channel): mang các thông tin đặc trưng của
cell. 
Kênh logic : được định nghĩa bởi thông tin nó mang bao gồm: [18]
Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) : Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển
hệ thống từ mạng đến tất cả máy di động trong cell. Trước khi truy nhập hệ thống,
đầu cuối di động phải đọc thông tin phát trên BCCH để biết được hệ thống được
lập cấu hình như thế nào, chẳng hạn băng thông hệ thống.
Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH) : được sử dụng để tìm gọi các đầu cuối di động vì
mạng không thể biết được vị trí của chúng ở cấp độ ô và vì thế cần phát các bản tin
tìm gọi trong nhiều ô (vùng định vị).
Kênh điều khiển riêng (DCCH) : được sử dụng để truyền thông tin điều khiển

tới/từ một đầu cuối di động. Kênh này được sử dụng cho cấu hình riêng của các
đầu cuối di động chẳng hạn các bản tin chuyển giao khác nhau.
Kênh điều khiển đa phương (MCCH) : được sử dụng để truyền thông tin cần thiết
để thu kênh MTCH.
Kênh lưu lượng riêng (DTCH) : được sử dụng để truyền số liệu của người sử dụng
đến/từ một đầu cuối di động. Đây là kiểu logic được sử dụng để truyền tất cả số
liệu đường lên của người dùng và số liệu đường xuống của người dùng không phải
MBMS.
Kênh lưu lượng đa phương (MTCH) : Được sử dụng để phát các dịch vụ MBMS.
Kênh truyền tải : bao gồm các kênh sau [18]
Kênh quảng bá (BCH) : có khuôn dạng truyền tải cố định do chuẩn cung
cấp.
-

Nó được sử dụng để phát thông tin trên kênh logic.