BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN ĐÀO TẠO MỞ VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ DỊCH VỤ TRÊN NỀN TẢNG IOT TRONG MẠNG 5G, ĐỀ XUẤT KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI CHO VNPT Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đức Vũ Học viên: Lê Văn Sơn Lớp: Nghệ An Huế, tháng 08/2023 Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Kết luận: đồng ý/ không đồng ý cho bảo vệ Đề cương đề tài đợt tháng 08/2023 Huế, ngày …… tháng …… năm 2023 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Trang NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG XÉT DUYỆT Kết luận: đồng ý/ không đồng ý cho tiếp tục triển khai đề tài NCKH để bảo vệ đợt tháng …./2023 Huế, ngày …… tháng …… năm 2023 Hội đồng xét duyệt Thư ký MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ, DỊCH VỤ TRÊN NỀN TẢNG IOT TRONG MẠNG 5G VÀ ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH TRIỂN KHAI CHO VNPT PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ toàn cầu với xu hướng phát triển chia sẻ lượng thông tin lớn, hết giới cần hạ tầng kết nối thông minh, có lực truyền tải, lưu trữ cung cấp dịch vụ có độ phản hồi gần với thời gian thực Mạng 5G với thay đổi công nghệ vô tuyến, công nghệ truyền tải, công nghệ lưu trữ xử lý hạ tầng thơng minh đáp ứng yêu cầu xã hội Giai đoạn cung cấp hạ tầng 5G hội để doanh nghiệp viễn thông - công nghệ thơng tin tiến lên đóng vai trị quan trọng kỷ nguyên xã hội kết nối, xã hội cơng nghệ 4.0 Thay cung cấp dịch vụ thoại truyền thống (mobile voice - 2G), trao đổi liệu thông thường (mobile data - 3G/4G), với 5G, nhà mạng lớn VNPT đóng vai trị lớn - cung cấp hạ tầng kết nối xã hội Triển khai 5G năm 2020 -0 2025 giai đoạn thay đổi quan trọng với nhà mạng truyền thống Công nghệ mạng 5G công nghệ mới, Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế công bố giới thiệu từ 2017, đến cuối 2018 ban hành thương mại hóa Từ đó, phát sinh nhiều vấn đề cần nghiên cứu công nghệ mạng 5G, cách thức tổ chức mạng 5G mạng có, nghiên cứu cơng nghệ dịch vụ IoT mạng 5G để giúp Nhà quản lý hoạch định sách Cơng ty cung cấp hạ tầng, dịch vụ mạng tầm nhìn, định hướng triển khai thực tế Khác với cơng nghệ, dịch vụ viễn thơng có, cơng nghệ mạng 5G có nhiều thay đổi để đáp ứng nhu cầu lớn trao đổi thông tin sát với thời gian thực sống hàng ngày, nhu cầu trao đổi, xử lý thông tin người với người, người với máy móc máy móc với máy móc Một vấn đề quan trọng làm để hiểu rõ công nghệ giới thiệu mạng 5G, tính năng, cải tiến mặt kỹ thuật, công nghệ mạng 5G so với mạng hệ trước mơ hình dịch vụ triển khai mạng 5G để đạt hiệu tối ưu đồng thời dự báo xu phát triển để có định hướng triển khai kinh doanh dịch vụ đạt hiệu cao Cụ thể với doanh nghiệp cung cấp dịch vụ viễn thơng lớn có hàng triệu khách hàng sử dụng dịch vụ di động 3G/4G số lượng tỷ lệ vài % rời mạng không đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ 5G tương lai gần làm giảm đáng kể doanh thu lợi nhuận doanh nghiệp, ngồi cịn làm tăng thời gian thu hồi vốn phải đầu tư xây dựng hạ tầng mạng Ngược lại có nghiên cứu đúng, đề xuất công nghệ mạng cần xây dựng mới, với mơ hình dịch vụ tốt giúp doanh nghiệp gia tăng lớn số lượng khách hàng doanh thu hàng năm Thời gian gần đây, có nhiều nghiên cứu giới thiệu công nghệ, dịch vụ IoT mạng 5G giới Tuy nhiên phải tiếp tục đẩy mạnh hướng nghiên cứu công nghệ, dịch vụ triển khai thực tế, phù hợp với điều kiện cụ thể để đưa giải pháp tối ưu cho nhà mạng, quốc gia việc hoạch định sách triển khai rộng rãi Với nhận thức với mong muốn nghiên cứu công nghệ, dịch vụ IoT mạng 5G để từ đưa khuyến nghị cho sách phát triển, xây dựng mạng 5G Việt Nam nói chung, cơng nghệ, dịch vụ IoT, giai đoạn triển khai thực tế VNPT nói riêng, …chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ dịch vụ tảng IoT mạng 5G, đề xuất kế hoạch triển khai cho VNPT” làm đề tài nghiên cứu khoa học Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu, phân tích, so sánh xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, cơng nghệ, tính dịch vụ tảng IoT mạng 5G triển khai thực tế 2.2 Mục tiêu cụ thể Đề tài tập trung vào mục tiêu cụ thể sau: (i) Tổng quan tình hình chuẩn hóa 5G (ii) Triển khai 5G dịch vụ tảng IoT nhà mạng giới (iii) Đề xuất kế hoạch triển khai thiết lập mạng 5G dịch vụ tảng IoT cho VNPT Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu tiêu chuẩn cơng nghệ 5G chuẩn hóa thương mại giới - Nghiên cứu yêu cầu công nghệ mạng 5G - Nghiên cứu lý thuyết quy hoạch, phương án xây dựng phát triển mạng di động 5G số nhà cung cấp dịch vụ - Tìm hiểu tình hình triển khai 5G nhà mạng di động giới Việt Nam - Trên sở dịch vụ 5G thử nghiệm nhà mạng, dựa lộ trình tiêu chuẩn, u cầu băng thơng, độ trễ dịch vụ để đưa yêu cầu theo phân lớp hạ tầng mạng cần chuẩn bị cho triển khai 5G - Đề xuất kế hoạch triển khai mạng 5G cho VNPT - Đánh giá kết nghiên cứu đưa kết luận Đối tượng nghiên cứu (a) Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu tài liệu cơng bố tình hình chuẩn hóa 5G theo tổ chức tiêu chuẩn 3GPP, ITU-R Nghiên cứu đặc trưng, tính cơng nghệ phiên tiêu chuẩn R15, R16, R17 (5G) - Nghiên cứu yêu cầu công nghệ mạng 5G: mạng CORE, mạng truyền tải, mạng truy nhập vô tuyến cho 5G - Tìm hiểu, phân tích đánh giá tình hình triển khai 5G nhà mạng đầu AT&T Verizon, KT dịch vụ trình diễn hội nghị MWC 2019 Tóm tắt thơng tin chuẩn hóa thiết bị từ hãng cung cấp để có sở đề xuất thời gian triển khai 5G phù hợp - Trên sở dịch vụ 5G thử nghiệm nhà mạng (NTT, KT, AT&T, Verizon …), tiềm dịch vụ triển khai, đưa yêu cầu băng thông độ trễ, công nghệ mạng để từ xác định lộ trình chuẩn bị triển khai 5G Dịch vụ tảng IoT triển khai thực tế - Dựa lộ trình tiêu chuẩn, u cầu băng thơng, độ trễ dịch vụ để đưa yêu cầu theo phân lớp hạ tầng mạng cần chuẩn bị cho triển khai 5G Những báo cáo chuyên sâu công nghệ sở để đưa đề xuất chi tiết cho lộ trình triển khai thành phần mạng 5G tảng IoT - Đề xuất kế hoạch triển khai mạng 5G cho VNPT: mạng CORE, mạng truyền tải, mạng truy nhập vô tuyến 5G Đề xuất tảng IoT mơ hình dịch vụ cho VNPT (b) Nghiên cứu thực nghiệm - Xây dựng kế hoạch thiết kế thành phần mạng 5G cho VNPT - Đề xuất tảng IoT triển khai theo giai đoạn mơ hình dịch vụ tảng IoT cho VNPT - Đánh giá hiệu Phạm vi nghiên cứu Công nghệ mạng, dịch vụ tảng IoT mạng 5G có nhiều nghiên cứu, hội thảo giới thiệu Tuy nhiên nghiên cứu, hội thảo thường tập trung vào chủ đề nhằm giải vấn đề cụ thể Riêng tảng IoT mạng 5G có nhiều chủ đề nghiên cứu giới thiệu Qua nhiều nghiên cứu dần định hình tảng IoT triển khai thực tế Trong phạm vi luận văn này, tập trung nghiên cứu giới thiệu đầy đủ công nghệ mạng 5G, tình hình chuẩn hóa cơng nghệ mạng 5G, tảng IoT Tổ chức quốc tế Các tiêu chuẩn thương mại hóa tồn cầu Qua hiểu chất cơng nghệ, tính mạng 5G, phân loại tảng IoT mạng 5G Từ định hướng xây dựng triển khai mạng 5G, dịch vụ tảng IoT cho VNPT tối ưu hiệu Phương pháp nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu thực nghiệm PHẦN NỘI DUNG Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chuẩn hóa 5G - Nghiên cứu tình hình triển khai thực tế mạng 5G, dịch vụ tảng IoT nhà mạng giới - Đề xuất kế hoạch triển khai mạng 5G, dịch vụ tảng IoT cho VNPT đạt hiệu quả, tối ưu Cấu trúc đề tài MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUẨN HĨA 5G VÀ BỘ TIÊU CHUẨN 3GPP R15 CHO MẠNG 5G 1.1 Các tổ chức chuẩn hóa 5G 1.1.1 Giới thiệu tổ chức chuẩn hóa 5G 1.1.2 Tiến trình chuẩn hóa IMT-2020 1.1.3 So sánh phiên R15 R16 1.1.4 Tiến độ đệ trình tiêu chuẩn 3GPP 1.2 Đánh giá công nghệ vô tuyến cho 5G 1.2.1 Giới thiệu công nghệ vô tuyến hệ 1.2.2 So sánh ưu nhược điểm công nghệ vô tuyến 1.2.3 Lựa chọn công nghệ vô tuyến cho 5G 1.3 Cấu trúc tiêu chuẩn 3GPP R15 1.3.1 Tiêu chuẩn 3GPP R15 phần truy nhập 1.3.2 Tiêu chuẩn 3GPP R15 mạng CORE 5G CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ CÁC YÊU CẦU CÔNG NGHỆ MẠNG 5G VÀ NỀN TẢNG IOT TRONG 5G 2.1 Tổng quan định hướng thiết kế mạng 5G 2.1.1 Tổng quan 2.1.2 Định hướng thiết kế cho quốc gia, nhà mạng 2.2 Tần số mạng vô tuyến 5G 2.2.1 Tần số 5G 2.2.2 Tổ chức mạng truy nhập vô tuyến 5G 2.3 Cơng nghệ mạng CORE 5G 2.3.1 Mơ hình NSA 2.3.2 Mơ hình SA 2.4 Cơng nghệ truyền tải 5G 2.4.1 Truyền tải C-RAN & CloudRAN 2.4.2 Truyền tải Backhaul 2.4.3 Truyền tải DC mạng trục 2.5 Hạ tầng DC 5G 2.6 Đồng Pha, Tần Số, Thời gian 2.7 Nền tảng IoT mạng 5G 2.7.1 Tổng quan tảng IoT 2.7.2 Tổng quan thị trường IoT 2.7.3 Các mơ hình triển khai IoT 2.7.4 Đặc tính kỹ thuật nhóm dịch vụ IoT CHƯƠNG 3: THÔNG TIN TRIỂN KHAI MẠNG 5G, DỊCH VỤ TRÊN NỀN TẢNG IOT CỦA MẠNG 5G TRÊN THẾ GIỚI 3.1 Thông tin triển khai 5G giới 3.1.1 Tổng quan triển khai thử nghiệm thương mại 5G 3.1.2 Định hướng phát triển 3.2 Cập nhập chiến lược 5G nhà mạng Mỹ 3.2.1 Chiến lược 5G AT&T 3.2.2 Chiến lược 5G Verizon 3.2.3 Các nhà mạng khác Mỹ 3.3 Các triển khai thương mại dịch vụ tảng IoT 3.3.1 Mơ hình thương mại dịch vụ tảng IoT 3.3.2 Mô tả dịch vụ IoT 5G eMBB 3.3.3 Đề xuất dịch vụ 5G CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI 5G, DỊCH VỤ TRÊN NỀN TẢNG IOT TRONG MẠNG 5G CHO VNPT 4.1 Đánh giá trạng mạng di động 3G, LTE VNPT 4.1.1 Hiện trạng mạng truy nhập vô tuyến 3G, LTE 4.1.2 Hiện trạng mạng CORE 3G, LTE 4.2 Kế hoạch triển khai 5G cho VNPT 4.2.1 Phần mạng CORE 5G 4.2.2 Mạng truyền tải 5G 4.2.3 Mạng vô tuyến 5G 4.2.4 Hệ thống phụ trợ 4.3 Kế hoạch triển khai 5G cho VNPT 10 4.3.1 Phần mạng CORE 5G 4.3.2 Mạng truyền tải 5G 4.4 Đề xuất tảng IoT cho VNPT 4.4.1 Mơ hình cung cấp dịch vụ 4.4.2 Các mơ hình kinh doanh dịch vụ 4.5 Định hướng phát triển giai đoạn 2020-2025 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Tiếng Anh: [2] Shakil Akhtar 2G-5G Networks: Evolution of Technologies, Standards, and Deployment Hershey, Pennsylvania, United States: IGI Global 522–532 [3] Dr Afif Osseiran Challenges and Scenarios of the fifth Generation (5G) Wireless Communications System November 15, 2013 at KTH, Stockholm [4] Dr Afif Osseiran Mobile and Wireless Communications system for 2020 and beyond (5G) At the WP5D workshop on “Research views on IMT beyond 2020” on February 12, 2014, Vietnam [5] Department for Culture Media&Sport, HM Treasury The UK Government Next Generation Mobile Technologies: A 5G Strategy for the UK March 2017 [6] International Telecommunications Union ITU towards “IMT for 2020 and beyond” 2012 [7] GSM History: History of GSM, Mobile Networks, Vintage Mobiles What is 5G, 5G visions [8] W.W Lu, (Guest Editor) “Third Generation Wireless Mobile Communications and Beyond'' IEEE Personal Communications, vol 7, no 6, pp 5-47, Dec 2000 Web Sites Third Generation Partnership Project (3GPP), http://www.3gpp.org Third Generation Partnership Project 2, 3GPP2, http://www.3gpp2.org 11 Wireless Application Protocol (WAP) Forum, http://www.wapforum.org Global Systems for Mobile Communication (GSM) Association, http://www.gsmworld.com European Telecommunications Standards Institute (ETSI), http://www.etsi.org International Telecommunications Union (ITU), http://www.itu.org Code Division Multiple Access (CDMA) Development Group, http://www.cdg.org Internet Engineering Taskforce (IETF), http://www.ietf.org Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), http://www.ieee.org 10 American National Standards Institute (ANSI), http://www.ansi.org 11 Telecommunication Standards Institute (TIA), http://www.tiaonline.org 12 PHẦN KẾT LUẬN Kết luận a) Về mặt lý thuyết - Hiểu tiêu chuẩn thương mại công nghệ mạng 5G - Hiểu tổ chức chuẩn hóa 5G - Đánh giá ưu nhược điểm công nghệ mạng vô tuyến 5G - Hiểu cấu trúc tiêu chuẩn 3GPP R15 (cho công nghệ vô tuyến di động 5G) - Hiểu tổng quan thiết kế mạng 5G - Hiểu tần số vô tuyến mạng 5G - Hiểu mơ hình cơng nghệ mạng CORE 5G - Hiểu công nghệ mạng truyền tải cho 5G - Hiểu công nghệ IoT mạng 5G b) Về thực nghiệm - Thông tin triển khai mạng vô tuyến di động 5G giới - Cập nhật chiến lược triển khai mạng 5G nhà mạng viễn thông lớn Mỹ - Cập nhật triển khai thương mại dịch vụ tảng IoT mạng 5G - Đánh giá trạng mạng động công nghệ 3G, 4G nhà mạng Việt Nam - Đề xuất kế hoạch triển khai mạng di động 5G cho VNPT - Đề xuất dịch vụ IoT cho mạng 5G VNPT Hướng phát triển Từ trình nghiên cứu đề tài, chúng tơi thu nhận kiến thức bổ ích công nghệ mạng di động 5G, công nghệ IoT, dịch vụ IoT chạy 13 mạng di động 5G, ưu nhược điểm ứng dụng thực tế mạng 5G, cần thiết phải phát triển xây dựng mạng di động 5G, cách thức xây dựng phát triển mạng 5G cho VNPT, để từ tiếp tục phát triển chun sâu cơng tác tối ưu, tiết giảm chi phí, nâng cao hiệu đầu tư xây dựng mạng 5G 14 TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: TT Các nội dung, công việc Thời gian (bắt đầu – kết thúc) Kết dự kiến - Xây dựng đề cương 08/2023 – 10/2023 Đề cương chi tiết - Tình hình chuẩn hóa 5G 11/2023 – 01/2024 thực Chương Đề tài - Nghiên cứu yêu cầu công nghệ mạng 5G 01/2024 – 03/2024 Chương Đề tài tảng IOT mạng 5G - Thông tin triển khai mạng 5G, dịch vụ tảng IoT 03/2024 – 04/2024 Chương Đề tài mạng 5G giới - Đề xuất triển kahi mạng 5G, 04/2024 – 06/2024 dịch vụ tảng IoT Chương Đề tài mạng 5G VNPT - Hoàn thiện 07/2024 15 Đề tài hoàn chỉnh