BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

PHẠM HỒNG NGỌC DƯƠNG
NGUYỄN THỊ BÍCH DUN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ XU HƯỚNG
PHÁT TRIỂN
Chun ngành: Công Nghệ Thông Tin

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Xuân Lơ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 NĂM 2021


MINISTRY OF INDUSTRY AND TRADE
INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HO CHI MINH CITY
FACULITY OF INFORMATION TECHNOLOGY

PHAM HOANG NGOC DUONG
NGUYEN THI BICH DUYEN

5G NETWORK TECHNOLOGY AND
DEVELOPMENT TENDENCY
Major: Information Technology

Instructor: M.Sc. Nguyen Xuan Lo

HO CHI MINH CITY, JUNE 2021

ABSTRACT
Currently, when the industrial revolution 4.0 spreads, a new wave has created a
strong impact on all aspects of life and in all fields. In which, the
telecommunications industry, an economic-technical industry associated with
science and technology, is one of the most affected industries. Technology
development follows the trend of IPization and integration of new technologies.
In recent years, when 3G appeared, it allowed users to transmit and use both voice
and non-voice data including emails, messages, images, audio, clips, etc. 3G also
marked a step. strongly transformed from ordinary mobile devices to smartphone
devices. But 3G mobile network also has some disadvantages such as the maximum
data transfer rate of 2Mbps, so it is difficult to download large data files, the ability
to respond in real time such as video conferencing. is not high, still cannot meet the
increasing requirements of users, the openness of the network is not high and the
ability to integrate other networks is not good, etc.
It seems that 3G has not been able to satisfy these smart mobile devices, leading to
the birth of 4G. While 4G still dominates the world with advanced and modern
technology, there is still an ambition to develop the next generation of 5G. 5G
connectivity is considered the trend of the telecommunications industry today with
huge expectations. It can transmit extremely high data, connect with large capacity
but consume inversely. It has features that previous generations of mobile phones
have never been able to do, and is expected to revolutionize connectivity.


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, khi cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 lan rộng đã tạo ra một làn sóng
mới tác động mạnh mẽ tới mọi mặt của đời sống và trên mọi lĩnh vực. Trong đó,
ngành viễn thơng, một ngành kinh tế – kỹ thuật gắn liền với khoa học công nghệ, là
một trong những ngành chịu ảnh hưởng lớn nhất. Sự phát triển cơng nghệ theo xu
hướng IP hóa và tích hợp các cơng nghệ mới.

Trong những năm vừa qua, khi 3G xuất hiện, nó cho phép người dùng truyền tải
và sử dụng cả dữ liệu thoại và phi thoại bao gồm email, tin nhắn, hình ảnh, âm
thanh, clip,… 3G cũng đánh dấu một bước chuyển mình mạnh mẽ từ các thiết bị di
động bình thường đến các thiết bị smartphone. Nhưng mạng di động 3G cũng có
một số nhược điểm như tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 2Mbps cho nên rất khó cho
việc download các loại file dữ liệu có dung lương lớn, khả năng đáp ứng thời gian
thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày
càng cao của người dùng, tính mở của mạng chưa cao và khả năng tích hợp các
mạng khác chưa tốt,… .
Dường như 3G chưa thể thỏa mãn được các thiết bị di động thông minh này dẫn
đến sự ra đời của 4G. Trong khi mà 4G vẫn thống trị trên toàn thế giới với công
nghệ tân tiến và hiện đại, người ta tiếp tục có tham vọng phát triển thế hệ kế nhiệm
5G. Kết nối 5G được coi là xu thế của ngành viễn thông hiện nay với các kỳ vọng
vô cùng lớn lao. Nó có thể truyền dữ liệu cực cao, kết nối với công suất lớn nhưng
nguồn tiêu thụ lại tỉ lệ nghịch. Nó có các tính năng mà các thế hệ di động trước đó
chưa bao giờ có thể làm được, dự kiến sẽ tạo ra một cuộc cách mạng về kết nối.


LỜI CẢM ƠN
Khi nhóm em bắt đầu nghiên cứu đề tài, trong q trình thực hiện đồ án nhóm em
đã tìm hiểu, bổ sung và học hỏi được thêm nhiều kiến thức – đó là một cơ hội thiết
thực và bổ ích để em có thể cọ xát với thực tế, làm quen với mơi trường làm việc, từ
đó đặt ra thêm nhiều mục tiêu và định hướng cho công việc trong tương lai.
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến thầy giáo Th.S Nguyễn Xn Lơ đã giúp nhóm em định hướng được đề
tài đồ án, cũng như tận tình hướng dẫn, giải đáp những thắc mắc. Thầy cũng chia sẻ
những kiến thức chuyên môn và những kinh nghiệm q báu giúp nhóm em có thể
hồn thành đồ án này.
Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến các giáo viên trong bộ môn và các bạn
trong lớp DHCNTT12B đã nhiệt tình chia sẻ, giúp đỡ và động viên trong suốt q

trình làm đồ án.
Cho dù nhóm em đã rất cố gắng, nỗ lực trong quá trình thực hiện đồ án nhưng đồ
án này có nhiều kiến thức mới. Cho nên sẽ khơng thể tránh khỏi những thiếu sót và
những câu văn dịch từ các tài liệu tiếng Anh khơng được rõ nghĩa lắm. Nhóm em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo tận tình của q thầy cơ. Một lần nữa nhóm em
xin chân thành cảm ơn q thầy cơ và các bạn !

TP.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2021
Nhóm sinh viên thực hiện

Phạm Hồng Ngọc Dương

Nguyễn Thị Bích Duyên


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1
………………………………………………………………………………………
…..……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2
………………………………………………………………………………………
…..……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT...................................................................................3
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................6
PHẦN I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG......................................................................7
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.....................................................................................7
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU..............................................................................7
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU............................................................................7
4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU..............................................................................8
5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................................................................................8
6. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU.............................................................................8
7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................8
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.....................................................................9
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN...................................9
1. Cơ sở lý luận................................................................................................9
2. Cơ sở thực tiễn.............................................................................................9
CHƯƠNG II: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG...................10
1. Lịch sử ra đời của hệ thống thông tin di động............................................10

2. Lý thuyết hoạt động của mạng không dây..................................................10
3. Các thế hệ mạng di động đời trước.............................................................11
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG MẠNG 5G..............................................................15
1. Lịch sử phát triển.......................................................................................15
2. Tiêu chuẩn mạng 5G..................................................................................20
3. Lý thuyết hoạt động của mạng 5g..............................................................20
4. Cấu trúc hệ thống mạng 5g........................................................................26
CHƯƠNG IV: AN NINH TRONG MẠNG 5G....................................................29
1. Các mối đe dọa bảo mật trong hệ thống mạng 5g......................................29
2. Yêu cầu chung về bảo mật cho mạng 5g....................................................29
3. Bảo mật tại 5G core network.......................................................................31
4. Bảo mật ở ngoại vi của mạng 5g core...........................................................31
5. Kiến trúc bảo mật mạng 5G.......................................................................32
6. Bảo mật trên thiết bị...................................................................................34
CHƯƠNG V: HẠ TẦNG CẦN CÓ ĐỂ TRIỂN KHAI 5G..................................35
Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 1


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1. Tháp RAN..................................................................................................35
2. Macro cells.................................................................................................36
3. Micro cells – small cels..............................................................................36

4. 5G core.......................................................................................................36
CHƯƠNG VI: CƠ SỞ CỦA NHỮNG HẠN CHẾ CỦA 5G................................38
1. Bước sóng..................................................................................................38
2. Tính đồng bộ..............................................................................................38
3. Tính pháp lý...............................................................................................38
4. Chạy đua cơng nghệ...................................................................................38
5. Chi phí........................................................................................................38
6. Nguy cơ lạm dụng......................................................................................38
7. Tiêu hao năng lượng...................................................................................38
CHƯƠNG VII: ỨNG DỤNG 5G TẠI VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI.....................39
1. Các ứng dụng của 5G.................................................................................39
2. Ứng dụng 5G tại VN..................................................................................44
3. Ứng dụng 5G trên thế giới.........................................................................46
CHƯƠNG VIII: XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA 5G LÊN CAO HƠN...........48
1. Xu hướng của 5g........................................................................................48
1.1

Thực tế ảo...............................................................................................48

1.2

HD video................................................................................................48

1.3

Smart city................................................................................................48

1.4

Internet of things.....................................................................................48


1.5

Trải nghiệm người dùng..........................................................................49

2. Xu hướng phát triển lên 6G........................................................................49
PHẦN III: KẾT LUẬN...........................................................................................51
TÀI LIỆU KHAM KHẢO.......................................................................................52
PHỤ LỤC................................................................................................................ 54

Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

Trang | 2


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1G


First Generation

Thế hệ thứ nhất

2G

Second Generation

Thế hệ thứ 2

3G

Third Generation

Thế hệ thứ 3

4G

Fourth Generation

Thế hệ thứ 4

5G

Fifth Generation

Thế hệ thứ 5

API


Application
Interface

AR

Augmented Reality

Thực tế ảo tăng cường

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo
mã

CDMA2000
DdoS

Programming Giao diệ lập trình ứng
dụng

Code Division Multiple Access
IMT đa sóng mang
2000 - IMT Multi-Carrier
Tấn công từ chối dịch vụ
Distributed Denial of Service
phân tán


E2E

End to end

FDMA

Frequency
Access

FM

Frequency modulation

Điều chế tần số

gNB

New Radio nodeB

New Radio nodeB

Global System for Mobile
Communications
International
Mobile
Telecommunications-2000

Hệ thống thơng tin di động
tồn cầu
Viên thơng di động quốc tế

2000

IoT

Internet of things

Internet kết nối vạn vật

IoT Botnet

IoT bots network

GSM
IMT-2000

ITM
Advanced
ITU

Quy trình đầu cuối
Division

Multiple Đa truy cập phân chia theo
tần số

Tấn công bằng bot vào hệ
thống IoT
International
Mobile Viễn thông di động quốc tế
Telecommunications-Advanced nâng cao

International Telecommunication Liên minh viễn thơng quốc
Union
tế

Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

Trang | 3


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ITU

International
Telecommunications Union

ITU-R

ITU Radiocommunication Secto

MASSIVE
MIMO

‘MASSIVE’ MULTI
MUTIL OUTPUT


MIMO

Multi input, multi output

MMS

Multimedia Messaging Service

mmWave

millimeter-wave

MVNO

Mobile
Operator

NAS

Non Access Stratum

NFV

Network Function Virtuali zation ảo hoá chức năng mạng

NG-RAN

5G Radio Access Network


NMT
NR
OFDMA

Virtual

INPUT,

Liên minh viễn thông quốc
tế
Lĩnh vực thông tin vô
tuyến ITU
Hệ thống MIMO lớn
Nhiều đầu vào, nhiều đầu
ra
Dịch vụ tin nhắn đa
phương tiện
Sóng milimet

Network

Mạng di động ảo
Tầng không truy cập

Mạng truy cập vô tuyến
5G
hệ thống điện thoại di động
Nordic Mobile Telephone
Bắc Âu
Tên gọi tiêu chuẩn mạng

New Radio
5g
Orthogonal frequency-division Đa truy nhập phân chia
multiple access
theo tần số trực gia

Ran

Radio Access Network

Mạng truy cập vô tuyến

RAT

Radio Access Technology

Mnagj truy cập vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

SBA

Space-based architecture

SDN

Software Defined Networking


SMS

Short Message Services

SON

Self Organising Network

TDMA

Time-division multiple access

UE

Use equipment

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Lớp điều khiển tài nguyên
vô tuyến
Dạng kiến trúc phân tán
dựa trên không gian
Công nghệ mạng điều
khiển bằng phần mềm
Dịch vụ tin nhắn ngắn
Công nghệ mạng tự tổ
chức
Đa truy cập phân chia theo
thời gian

Thiết bị người dùng
Trang | 4


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

UMTS

Universal
Mobile Hệ thống viễn thông di
Telecommunications System
động toàn cầu

VR

Virtual Reality

W-CDMA

Wideband
Code
Multiple Access

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011


Thực tế ảo
Division đa truy cập phân mã băng
rộng

Trang | 5


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

DANH MỤC HÌNH ẢNH
STT
Hình 1
Hình 2
Hình 3
Hình 4
Hình 5
Hình 6
Hình 7
Hình 8

Hình 20
Hình 21
Hình 22
Hình 23
Hình 24
Hình 25


Tên hình
Kiến trúc mạng di động đơn giản hóa
Sự phát triển của các thế hệ mạng di động theo thời gian
các thế hệ mạng và các công nghê sử dụng
Kiến trúc mạng 5g từ 4g
Mạng 5g tích hợp các máy chủ đám mây cục bộ
Macro cells diện rộng
Phổ sóng của 5G cho các loại cells
phổ tần số sử dụng trong 4G và 5G
Trạm gốc khu vực 4G và trạm gốc 5G với dải ăng ten
MIMO lớn đa phần tử mới
cột sóng MIMO định hướng chùm sóng
Cấu trúc hệ thống mạng 5G
các nguy cơ anh ninh trong hệ thống mạng 5G
Kiến trúc bảo mật SEPP
Tích hợp N9 interface và IPUPS
Tổng quan về kiến trúc bảo mật
thuật toán mật mã NEA0, 128-NEA1, 128-NEA2
thuật toán mật mã 128-NEA3
Hạ tầng của 5g
Tháp RAN sẽ được sử dụng để cấp sóng cho các Macro
cells
Các cells nhỏ nhằm trong cell lớn
5G và IoT
Minh hoạ 5G ứng dụng cho xe tự hành
5G và giao thông thông minh
Minh hoạ cho 5G và hệ thống tự động hoá
Minh hoạ VR và AR ứng dụng 5G


Hình 26

Nề tảng phát triển của 5G

Hình 9
Hình 10
Hình 11
Hình 12
Hình 13
Hình 14
Hình 15
Hình 16
Hình 17
Hình 18
Hình 19

Hình 27
Hình 28

Sơ đồ phát triển hệ thống mạng 5G của viettel tính đến
tháng 11 năm 2020
Số các nhà khai thác di động đầu tư vào mạng 5G không
độc lập so với mạng 5G độc lập từ quý 2/2018 đến tháng
3/2021

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

trang
10

14
14
21
22
23
24
24
25
26
26
29
32
32
33
34
34
35
36
37
39
40
41
42
43

45
45
47

Trang | 6



KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Trang | 7


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

PHẦN I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nhu cầu kết nối và giao lưu là bản năng cơ bản của con người. Từ hàng nghìn
năm trước, con người đã cố gắng phát minh ra nhiều các liên lạc với nhau, từ việc
sử dụng khói lửa cho tới cánh chim đưa thư, và tính tới thời điểm hiện tại là sử dụng
mạng Internet. Qua thời gian, cùng với sự phát triển như vũ bão của cách mạng
khoa học kỹ thuật, có thể nói rằng giờ đây là một thế giới phẳng, nơi khoảng
cách về khơng gian – thời gian gần như xố nhồ.
Theo GizChina, tính tới tháng 1/2021, dân số thế giới là 7,83 tỉ người. Trong đó
có 5,22 tỉ người trên thế giới sử dụng smartphone, tương đương 66,6% tổng dân số

thế giới. Và số người người dùng mạng xã hội trên toàn thế giới đạt 4,2 tỉ người,
chiếm 53% dân số toàn cầu[1]. Tuy nhiên, sự bùng phát Covid-19 đã ảnh hưởng
không nhỏ đến số lượng người dùng internet. Vì vậy, con số thực tế có thể cao hơn.
Để đáp ứng nhu cầu phát triển và kết nối của người dùng trên thế giới, công nghệ
mạng di động 5G đã ra đời. Theo các nhà phát minh, mạng 5G sẽ có tốc độ nhanh
hơn khoảng 100 lần so với mạng 4G hiện nay, giúp mở ra nhiều khả năng mới hơn
và hấp dẫn dẫn hơn. Không những vậy mạng di động thế hệ mới nhất 5G hứa hẹn sẽ
cải tiến tốc độ Internet, nâng cao dung lượng hệ thống, và giúp kết nối thêm hàng tỷ
thiết bị.
Và nhóm em quyết định chọn đề tài “ Công nghệ mạng 5G và xu hướng phát
triển”, để có thể giải đáp được rằng: Liệu mạng 5G có thật sự vượt bậc như các nhà
phát minh và giới chuyên gia đã chia sẻ hay không? Và nếu nó phát triển vượt bậc
thật, thì xu hướng phát triển sau này của mạng 5G sẽ là gì?

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Sau khi đọc các bài báo, các nghiên cứu, nhóm em đã nắm bắt được xu thế phát
triển của mạng di động 5G, các cơ sở để triển khai một hệ thống mạng 5G, các
thành phần, lý thuyết hoạt động... Nghiên cứu này mục đích tìm hiểu và đưa ra
những ưu điểm, sự vượt trội của mạng di động 5G và những tiềm năng mà mạng di
động 5G sẽ phát triển trong tương lai, mang lại những kết quả tích cực cho sự phát
triển của cơng nghệ, đồng thời cũng là những thách thức khi 5G phổ biến rộng rãi ở
nhiều nơi trên thế giới.

3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Để có cái nhìn bao qt về cơng nghệ mạng di động 5G và xu hướng phát triển của
nó, chúng ta cần nghiên cứu lịch sử ra đời của mạng di động từ thế hệ 1G đến thế hệ
5G, bên cạnh đó cịn phải tìm hiểu xu hướng phát triển của Internet, của mạng di
Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011


Trang | 8


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

động trên thế giới và nhu cầu kết nối của mọi người như thế nào. Rồi dựa vào các
nghiên cứu đó, ta có thể rút ra được kết luận về mạng di động 5G và xu hướng phát
triển của nó.

4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Trước tiên, ta phải tìm hiểu được hướng phát triển của mạng 5G, mối liên kết của
công nghệ mạng 5G với những lĩnh vực liên quan. Rồi từ đó tập trung phân tích ra
các ưu điểm, nhược điểm, thách thức mà công nghệ mạng 5G cần chú tâm để ngày
càng phát triển và vươn xa hơn.

5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Ta cần nghiên cứu nhu cầu sử dụng công nghệ mạng 5G của người dân Việt Nam
nói riêng và của cả thế giới nói chung. Từ đó, ta mới có cái nhìn khách quan nhất về
công nghệ mạng 5G, cũng như nhận định được xu hướng phát triển của nó.

6. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Từ khi nhận được đề tài “ Công nghệ mạng 5G và xu hướng phát triển”, nhóm của
em đã bắt tay ngay vào việc tìm hiểu, nghiên cứu và cùng nhau thảo luận đưa ra
những kết luận dựa trên những nghiên cứu này.

7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nhóm em dựa vào những số liệu thực tế trên các diễn đàn. Ngoài ra, nhóm em cịn
tham khảo những bài báo, thơng tin, các nghiên cứu, dữ liệu trên các website.

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 9


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN
1. Cơ sở lý luận
Việc phát triển của công nghệ thông tin ngày càng nhanh và đa dạng, việc
cơng nghệ hố, điện tử hoá đã trở thành một xu thế tất yếu đối với tất cả các
ngành nghề, qua đó kéo theo sự phát triển của các thế hệ mạng di động nhằm
đáp ứng các nhu cầu tất yếu về truyền tải thông tin và liên kết công nghệ, ứng
dụng kỹ thuật tại mọi lúc, mọi nơi, mọi thời điểm. Do đó, sự phát triển của 5G
là một điều tất yếu, là nền móng cho sự phát triển của các cơng nghệ tương lai.
2. Cơ sở thực tiễn
Hiện nay, 4G đã dần đi đến giới hạn trong việc đáp ứng các nhu cầu ngày
càng mới của nhân loại, qua đó 5G đã và đang được nghiên cứu để áp dụng
thay thế dần cho 4G.
Cùng với đó là sự phát triển đa dạng hơn các ứng dụng của công nghệ như xe
tự hành, sản xuất tự động hoá, thực tế ảo,… do đó, việc chạy đua cơng nghệ

5G trở nên nóng hơn bao giờ hết vì nó khơng chỉ là cơng nghệ mà còn là điều
kiện để sản sinh ra những ngành nghề mới với khả năng phát triển rõ ràng và
lợi nhuận đầy triển vọng.

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 10


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CHƯƠNG II: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1. Lịch sử ra đời của hệ thống thông tin di động
Được hiểu chung là hệ thống thơng tin vơ tuyến, sử dụng sóng điện từ
thay cho kết nối bằng dây, được phát triển lần đầu vào đầu thập niên 1980 và
được sử dụng tại một số khu vực tại châu âu. Vào năm 1982, hệ thống mạng di
động này được chuẩn hoá bởi CEPT (European Conference of Postal and
Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Special Mobile
(GSM) với mục đích sử dụng chung cho tồn châu Âu.
2. Lý thuyết hoạt động của mạng không dây
Mạng di động hoạt động dựa trên các máy phát vô tuyến cơng suất thấp
tạo thành các cell (hay cịn gọi là tế bào) hình lục giác, các cell nằm liền kề
nhau tạo thành một hệ thống. Mỗi thuê bao được kết nối với một cell tại vị trí
của nó và sử dụng một tần số riêng để duy trì kết nối.
Các cell được quản lý bởi một tháp viễn thông, các tháp viễn thông được

kết nối với một trung tâm chuển mạch di động và các trung tâm này lại kết nối
với nhau tạo thành một hệ thống mạng quốc gia, các hệ thống mạng quốc gia
lại kết nối với nhau, các thiết bị truyền tin và nhân tin với các tháp vơ tuyến
bằng sóng điện từ.

Hình 1: Kiến trúc mạng di động đơn giản hóa [2]
Mobile: các thiết bị di đơng.
Base stations: các trạm phát sóng, phục vụ cho các cel xung quang nó
Cells: các khu vực được chia ra để quản lý vởi các trạm phát sóng, có thể có
nhiều Cell với các kính thước khác nhau phụ thuộc vào mật độ dân cư, địa lý,..
như Macrocells, Microcell, picocells, femtocells.

Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

Trang | 11


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Ba thành phần trên gộp chung lại thành một thành phần gọi là Radio Access
Network (RAN), phân biệt với core network, là khu vực quản lý đường truyền,
định tuyến gói tin,….. và thực hiện kết nối đến các khu vực RAN khác.
3. Các thế hệ mạng di động đời trước
3.1 mạng 1G
Mạng di động thương mại đầu tiên (thế hệ 1G) được triển khai tại Nhật Bản

bởi Nippon Telegraph and Telephone (NTT), ban đầu ở khu vực đơ thị của
Tokyo. Trong vịng 5 năm, mạng lưới NTT đã được mở rộng để đáp ứng
nhu cầu của toàn bộ dân số Nhật Bản và trở thành mạng lưới 1G toàn quốc
đầu tiên.
Năm 1981, hệ thống NMT đồng thời được triển khai ở Đan Mạch, Phần
Lan, Na Uy và Thụy Điển. NMT là mạng điện thoại di động đầu tiên có tính
năng chuyển vùng (roaming). Năm 1983, mạng 1G đầu tiên ra mắt tại Mỹ
là Ameritech có trụ sở tại Chicago sử dụng điện thoại di động Motorola
DynaTAC. Một số quốc gia sau đó theo sau vào đầu những năm 1980, bao
gồm Anh, México và Canada.
Mạng 1G chỉ giới hạn trong việc gọi điện thoại di động, sử dụng cơng nghệ
truyền nhận thơng tin thơng qua tín hiệu analog kết nối đến các tháp vô
tuyến (radio tower), mạng 1G sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia
theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM).
Đặc điểm của hệ thống mạng 1G:
 Băng tần khaongr 150MHz.
 Dịch vụ chủ yếu là thoại.
 Có sự nhiễu giao thoa do tần số các kênh liên lạc lên cận.
 Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi máy di
động.
 Mỗi máy di động được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông
tuyến.
Hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G:
 Phân bố tần số hạn chế, dung lượng nhỏ.
 Tính bảo mật kém
 Chất lượng thấp, vùng phủ sóng hẹp
 Dễ bị nhiễu khi di chuyển
 Chỉ hạn chế trong việc gọi điện
 Khơng có tính tương thích giữa các hệ thống khác nhau
3.2 mạng 2G

Mạng 2G được triển khai thương mại dựa trên chuẩn tiêu chuẩn GSM ở
Phần Lan bởi nhà mạng Radiolinja (hiện là một phần của công ty viễn
thơng Elisa Oyj) vào năm 1991.
Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 12


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Các công nghệ 2G cho phép các nhà mạng khác nhau cung cấp các dịch vụ như
tin nhắn văn bản, tin nhắn hình ảnh và MMS (tin nhắn đa phương tiện). Tất cả
các tin nhắn văn bản được gửi trên 2G đều được mã hóa bằng tín hiệu kĩ thuật
số (digital), cho phép truyền dữ liệu theo cách mà chỉ người nhận như dự định
mới được nhận và đọc tin nhắn.
Là hệ thống mạng sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian
TDMA và đa truy cập phân chia theo mã CDMA.
Đặc điểm của mạng 2G:
 Sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA và đa
truy cập phân chia theo mã CDMA.
 Sử dụng chuyển mạch kênh.
 Chất lượng thoại được tăng, hỗ trợ SMS, fax.
 Cung cấp tốc độ truyền tối đa là 50kbit/s theo lý thuyết.
Hạn chế của hệ thống thông tin 2G:
 Các dịch vụ ứng dụng hạn chế.

 Có nhiều tiêu chuẩn (GSM, IS-136, IS-95,…)dẫn đến sự khơng thống
nhất, khó chuyển giao tồn cầu.
3.3 mạng 3G
Là hệ thống mạng hướng dịch vụ, được hoàn thiện đầu những thập niên
2000, tuy nhiên, do việc được phát triển từ nhiều tổ chức khác nhau nên dẫn
đến có kiểu quy chuẩn khác nhau, thiếu sự thống nhất. Vào năm 2000, liên
linh viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunications Union) đã
xây dựng thành chuẩn IMT-2000 với 5 nhóm chính, vào năm 2007,
WiMAX được bổ sung thêm vào IMT-2000.
Các chuẩn phương thức truy cập của IMT-2000:
 TDMA Single-Carrier (IMT-SC)
 TDMA Multi-Carrier (IMT-MC)
 CDMA Direct Spread (IMT-DS)
 CDMA TDD (IMT-TC)
 FDMA/TDMA (IMT-FT)
 IP-OFDMA (WiMAX)
Một số chuẩn 3G khác: UMTS (W-CDMA), CDMA2000 và TD-SCDMA.
Đặc điểm của hệ thống thông tin 3G:
 Cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng cao.
 Đáp ứng các dịch vụ tin nhắn (SMS, Fax, e-mail, chat,…)
 Đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện (xem phim, truyền hình, nge nhạc,
…)
 Có khả năng truy cập internet.
Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

Trang | 13


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

 Có sự tương thích tồn cầu giữa các hệ thống.
 Tốc độ băng thông tối đa trên lý thuyết là 2Mbp/s.
Hạn chế của hệ thống thơng tin 3G:
 Chi phí sử dụng cao.
 Chất lượng phụ thuộc nhiều vào vị trí, trạm phát sóng và thiết bị.
 Vì phải chia sẻ băng thơng với các người sử dụng khác dẫn đến tốc độ
không ổn định.
3.4 mạng 4G
Bộ tiêu chuẩn 4g được đưa ra vào tháng 3 năm 2008 bởi IUT-R với tên gọi
IMT – Advanced.
So với 3G, 4G có nhiều yêu cầu khắt khe hơn về tiêu chuẩn như sau:
 Tốc độ truyền tải dữ liệu đạt 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ nhanh,
và 1 Gb/s khi di chuyển với tốc độ chậm (hoặc đứng yên).
 Có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện với chất lượng cao.
 Có hệ thống IP chuyển mạch gói.
 Dễ dàng thực hiện chuyển giao giữa những mạng phức tạp.
 Có độ rộng băng thơng có thể thay đổi linh hoạt.
 Có hiệu suất sử dụng phổ tần đỉnh lên đến 15 b/s/Hz đối với đường
xuống và 6,75 b/s/Hz đối với đường lên (tức nếu đường xuống đạt tốc độ
1Gb/s thì chỉ chiếm dụng khoảng 67 MHz băng thông).
 Hiệu suất sử dụng phổ tần của hệ thống, trường hợp trong nhà là 3
b/s/Hz/cell cho đường xuống và 2,25 b/s/Hz/cell cho đường lên.
4G sử dụng chuẩn công nghệ LTE/ LTE nâng cao, Wimax, Wifi đã đáp ứng
được hầu hết các nhu cầu hiện tại, tuy nhiên, giống như 3G, 4G vẫn còn tồn
tại mội số hạn chế.

Hạn chế của hệ thống thông tin 4G:
 Yêu cầu các thiết bị phải đáp ứng được sự tương thích.
 Các thiết bị di động tiêu hao nhiều năng lượng để kết nối.
 Chi phí dịch vụ và giá thành cao.
 Có thành phần hệ thống phức tạp.
 Chỉ có thể cung cấp đường truyền ổn định cho khoảng 2000 thiết bị trên
một km

Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 14


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Hình 2: Sự phát triển của các thế hệ mạng di động theo thời gian[3]

Hình 3: các thế hệ mạng và các công nghệ sử dụng [2]
Phạm Hồng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Dun - 16068011

Trang | 15


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CHƯƠNG III: HỆ THỐNG MẠNG 5G
1. Lịch sử phát triển
Tháng 4 năm 2008, NASA hợp tác với Geoff Brown và Machine-toMachine Intelligence Corp (M2Mi) để tạo ra cơng nghệ truyền thơng 5G.[4]
Trong năm 2008, chương trình nghiên cứu và phát triển IbjngT của Hàn Quốc
về "Hệ thống truyền thông di động 5G dựa trên sự truy cập đa luồng và chuyển
tiếp với sự hợp tác nhóm" đã được khởi động[4]
Tháng 8 năm 2012, Đại học New York thành lập NYU WIRELESS, một
trung tâm nghiên cứu đa ngành học đã tiến hành công việc tiên phong trong
truyền thông không dây 5G. [4]
Ngày 8 tháng 10 năm 2012, Đại học Surrey của Vương quốc Anh đã quyết
định chi 35 triệu bảng cho một trung tâm nghiên cứu 5G mới, do Quỹ Đầu tư
Đối tác Nghiên cứu Vương quốc Anh (UKRPIF) và một tổ hợp các nhà cung
cấp dịch vụ điện thoại di động và nhà cung cấp cơ sở quốc tế quan trọng, bao
gồm Huawei, Samsung, Telefonica Châu Âu, Fujitsu Laboratories Châu
Âu, Rohde & Schwarz, và Aircom International. Nó sẽ cung cấp các cơ sở thử
nghiệm cho các nhà khai thác di động mong muốn phát triển một tiêu chuẩn di
động sử dụng năng lượng ít hơn và phổ tần số vơ tuyến ít hơn trong khi cung
cấp tốc độ nhanh hơn 4G hiện tại với mong muốn cho cơng nghệ mới sẽ sẵn
sàng trong vịng một thập kỷ. [4]
Ngày 1 tháng 11 năm 2012, dự án "Điện thoại di động và truyền thông không
dây cho phép hai mươi năm Thông tin Xã hội" (METIS) của Châu Âu bắt đầu
hoạt động theo định nghĩa của 5G. METIS đã sớm đạt được sự đồng thuận trên
toàn cầu. Theo nghĩa này, METIS đóng một vai trị quan trọng trong việc tạo sự
đồng thuận giữa các bên liên quan bên ngoài khác trước các hoạt động chuẩn
hố tồn cầu. Điều này được thực hiện bằng cách bắt đầu và giải quyết các cơng

việc trong các diễn đàn tồn cầu có liên quan (ví dụ ITU-R), cũng như các cơ
quan điều tiết quốc gia và khu vực. [4]
Cũng trong tháng 11 năm 2012, dự án iJOIN của Châu Âu được khởi động,
tập trung vào cơng nghệ "tế bào nhỏ", có tầm quan trọng đặc biệt cho việc tận
dụng các nguồn lực hạn chế và chiến lược, chẳng hạn như phổ sóng vơ tuyến
điện. Theo Günther Oettinger, Ủy viên châu Âu về kinh tế kỹ thuật số và xã hội
(2014-19), "việc sử dụng sáng tạo quang phổ" là một trong những yếu tố then
chốt bên trong sự thành công của 5G. Oettinger mô tả nó là "nguồn lực thiết yếu
cho kết nối khơng dây, trong đó 5G sẽ là trình điều khiển chính". iJOIN đã được
Uỷ ban châu Âu lựa chọn là một trong những dự án nghiên cứu tiên phong của
Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 16


KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THƠNG TIN

CƠNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5G để giới thiệu kết quả ban đầu về công nghệ này tại Mobile World
Congress 2015 (Barcelona, Tây Ban Nha). [4]
Ngày 12 tháng 5 năm 2013, Samsung Electronics tuyên bố rằng họ đã phát
triển một hệ thống "5G". Công nghệ cốt lõi đạt tốc độ tối đa hàng chục Gbit/s.
Trong quá trình thử nghiệm, tốc độ truyền đã đạt tới 1,056 Gbit/s đến khoảng
cách 2 km bằng cách sử dụng 8*8 MIMO. [4]
Tháng 7 năm 2013, Ấn Độ và Israel đã đồng ý cùng nhau phát triển công
nghệ viễn thông thế hệ thứ 5 (5G). [4]

Ngày 1 tháng 10 năm 2013, NTT (Nippon Telegraph and Telephone) đã nhận
được giải thưởng Bộ Nội vụ và Truyền thông tại CEATEC về nỗ lực nghiên cứu
và phát triển 5G. [4]
Ngày 6 tháng 11 năm 2013, Huawei đã thông báo kế hoạch đầu tư ít nhất 600
triệu USD vào R&D cho các mạng 5G thế hệ mới có khả năng tăng tốc nhanh
hơn gấp 100 lần so với các mạng LTE hiện tại. [4]
Tháng 9 năm 2014, việc điều trị tồn diện đầu tiên về hệ thống truyền thơng
khơng dây dạng sóng milimet đã được cơng bố. Cuốn sách "Millimeter Wave
Wireless Communications" do Prentice Hall xuất bản, cung cấp tổng quan về
các khái niệm chính từ truyền thơng, mạch, ăng-ten, truyền lan, và các tiêu
chuẩn toàn cầu đang nổi lên. Được viết bởi bốn học viên hàng đầu trong mạng
không dây mmWave: Theodore Rappaport (NYU WIRELESS), Robert Heath
(UTAustin), Robert Daniels (UTAustin) và James Murdock (UTAustin). [4]
Ngày 23 tháng 4 năm 2014, Nokia Solutions and Networks và NYU
WIRELESS tổ chức Hội nghị thượng đỉnh Brooklyn 5G đầu tiên. Sự kiện này
đã thu hút sự tham gia của các nhà nghiên cứu và phát triển ngành công nghiệp
không dây và điện thoại di động trong giới hàn lâm, kinh doanh và chính phủ để
khám phá tương lai của công nghệ không dây 5G, đặc biệt tập trung vào ăngten, quảng cáo và lập mơ hình kênh. [4]
Ngày 8 tháng 5 năm 2014, NTT DoCoMo bắt đầu thử nghiệm các mạng di
động 5G với Alcatel Lucent, Ericsson, Fujitsu, NEC, Nokia và Samsung. [4]
Tháng 6 năm 2014, Ủy ban châu Âu đã lựa chọn dự án nghiên cứu của EU
CROWD để tham gia nhóm "các dự án tiền thân 5G". Các dự án này góp phần
giới thiệu sớm về các cơng nghệ tiềm năng cho cơ sở hạ tầng "5G" với băng
Phạm Hoàng Ngọc Dương - 16066181
Nguyễn Thị Bích Duyên - 16068011

Trang | 17