Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mâyNghiên cứu mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - Vanhnarlak Soulignavong NGHIÊN CỨU MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN THEO MÔ HÌNH ĐÁM MÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2016 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - Vanhnarlak Soulignavong NGHIÊN CỨU MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN THEO MÔ HÌNH ĐÁM MÂY CHUY N NG NH: K THUẬT VI N TH NG M S : 60.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG TRUNG KIÊN HÀ NỘI - 2016 I LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Vanhnarlak Soulignavong II LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân bên cạnh lúc khó khăn nhất, nguồn động lực lớn lao để làm việc học tập Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trƣơng Trung Kiên, công tác Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, Học viện Công nghệ Bƣu Viễn thông, hƣớng dẫn tận tình chu đáo trình làm luận văn Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè đồng nghiệp động viên hỗ trợ để hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 24 tháng 08 năm 2016 III M C C LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II M C L C III DANH M C C C THUẬT NG , C C T VI T TẮT V DANH M C C C BẢNG VII DANH S CH H NH V VII LỜI MỞ Đ U .1 CHƢƠNG I - M NG TRUY NHẬP V TUY N THEO M H NH PH N T N L ch sử phát triển thông tin di động Mạng truy nhập vô tuyến RAN Những thách thức mạng truy nhập vô tuyến 10 Số lƣợng BS lớn công suất tiêu th cao 10 1.3.2 CAPEX OPEX tăng nhanh chóng .12 Nhiễu hệ thống mạng LTE .15 B ng n nhu c u dung lƣợng mạng c ng với ARPU b suy giảm 18 1.3.5 Mạng lƣới tải di động động tỷ lệ sử d ng BS thấp 19 p lực ngày tăng d ch v internet mạng l i nhà u hành 20 Tiến hóa mạng di động RAN tƣơng lai 21 Kết luận chƣơng .23 CHƢƠNG II - M NG TRUY NHẬP V TUY N THEO M H NH Đ M M Y C-RAN 24 Khái niệm .24 2.2 Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây .26 Những ƣu điểm thách thức mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây .39 2.3.1 Những ƣu điểm mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây 39 2.3.2 Những thách thức phải đối mặt triển khai mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây hệ thống thông tin di động hệ sau 41 IV Trƣờng hợp triển khai mạng C-RAN .42 Triển khai C-RAN TD-SCDMA 42 Triển khai C-RAN TD-LTE 44 2.5 Kết luận chƣơng .47 CHƢƠNG III - M T S GIẢI PH P M NG TRUY NHẬP V TUY N THEO M H NH Đ M M Y .49 3.1 Một số kết nghiên cứu phát triển 49 Thử nghiệm tập trung để xác đ nh n n CPRI SFBD 50 Thử nghiệm xác minh giải pháp WDM front-haul 51 Thử nghiệm xác minh UL CoMP C-RAN 55 ng d ng mạng C-RAN hệ thống thông tin di động hệ 5G 57 Khái niệm 58 3.2.2 Sự tiến hóa hƣớng tới kiến trúc mạng di động linh hoạt 62 Truy nhập vô tuyến linh hoạt 64 Linh hoạt mạng RAN mạng backhaul 67 3.3 Kết luận chƣơng .69 K T LUẬN .70 DANH M C T I LI U THAM KHẢO 71 V V DANH M C CÁC THUẬT NG CÁC TỪ VIẾT TẮT ắ T T A V Dự án đối tác hệ thứ 3GPP 3rd Generation Partnership Project ARPU Average Revenue Per User BBU Base-Band Unit Đơn v băng gốc BSC Base Station Subsystem Bộ u khiển trạm gốc CAGR Compounded Annual Growth rate Tốc độ tăng trƣởng hàng năm k p CAPEX Capital expenditures Chi phí vốn CPRI Common Public Radio Interface C-RAN Cloud radio access networks hay CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh Enhanced Data Rates for GSM Giá tr liệu tiên tiến cho việc Evolution triển khai GSM eNodeB E-UTRAN node B Nút B E-UTRAN EPC Evolved packet core L i gói phát triển FDM Frequency Division Multiplexing Gh p kênh theo t n số Freedom of Mobile Multimedia Tự truy cập đa phƣơng tiện di Access động Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS c ng EDGE FOMA GGSN GSM Global System for Mobile Communications Doanh thu trung bình thuê bao Giao diện vô tuyến công cộng chung Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây Hệ thống thông tin di động toàn c u HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Yêu c u phát lại tự động linh hoạt LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Media Access Control Đi u khiển truy nhập môi trƣờng MIMO Multiple Input Multiple Output Nhi u đ u vào nhi u đ u MS Mobile Station Máy di động MSC Mobile Switching Center MSS-BBU Multi-Site/Standard BBU Trung tâm chuyển mạch d ch v di động Đa trạm đơn v băng gốc tiêu chu n VI NMT Nordic Mobile Telephone Chu n di động dành cho nƣớc Bắc u Orthogonal Frequency Division Gh p kênh phân chia theo t n số Multiplex trực giao OPEX OPerating EXpenses Hoạt động chi tiêu PCF Packet Control Function Chức u khiển gói PDSN Packet Data Serving Node Nút d ch v liệu gói PHY Physical Layer Lớp vật l PS Packet Switch Chuyển mạch gói RAP Radio Access Point Điểm truy cập vô tuyến REC Radio Equipment Controler Đi u khiển thiết b vô tuyến RRH Remote radio head Thu phát tín hiệu vô tuyến RSRP Reference Signal Received Power Công suất tín hiệu thu SDN Software Defined Networking Mạng u khiển ph n m m SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS ph c v Signal-to-interference-plus-noise Tỷ số tín hiệu nhiễu cộng tạp ratio âm Total Access Communication Hệ thống thông tin truy nhập toàn System OFDM SINR TACS TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Time Division Synchronous Code Đa truy nhập phân chia theo mã- Division Multiple Access phân chia theo thời gian TOP Total cost of ownership T ng chi phí sở hữu UE User equipment Thiết b ngƣời sử d ng Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn Telecommunications Systems c u Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access băng rộng TD-SCDMA UMTS WCDMA VII DANH M C CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1 Cấu hình hệ thống TD-LTE thử nghiệm 49 3.2 So sánh thông lƣợng b w có n n không n n cộng với SFB 3.3 So sánh phạm vi đơn v : mét) 50 3.4 Kế hoạch ping ngƣời sử d ng chậm trễ có WDM Font-haul 53 3.5 Trễ chuyển giao tín hiệu có WDM front-haul đơn v : giây 53 3.6 Tỷ lệ chuyển giao thành công có WDM fronthaul 53 49,50 DANH SÁCH HÌNH V Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên G 1.2 Kiến trúc t ng quát mạng di động kết hợp CS PS 1.3 Kiến trúc RAN cho mạng di động 1.4 Công suất tiêu th trạm gốc 12 1.5 CAPEX ngày tăng xây dựng phát triển mạng G 12 1.6 Phân tích CAPEX OPEX trạm gốc 13 1.7 Phân tích TCO trạm gốc 14 1.8 SINR thay đ i dƣới tải lƣợng khác 16 1.9 Thông lƣợng DL thay đ i dƣới tải lƣợng khác 16 1.10 Số liệu thống kê v số lƣợng tế bào lân cận mạng quy mô lớn 17 1.11 Các thống kê v số lƣợng tế bào lân cận tải eNB mạng quy mô lớn (RSRP thấp so với tế bào 17 VIII phạm vi 10 dB) 1.12 Tăng trƣởng tốc độ truy n liệu lƣu lƣợng di động băng thông rộng 18 1.13 Mạng lƣới tải di động vào ban ngày 19 1.14 Lƣu lƣợng không dây nhà khai thác kinh doanh G 21 2.1 Kiến trúc RAN tƣơng lai 27 2.2 Kiến trúc chức BBU 29 2.3 Kiến trúc MSSBBU HW 30 2.4 Kiến trúc u khiển MMS-BBU 32 2.5 Minh họa mạng C-RAN 33 2.6 Kiến trúc C-RAN cho mạng di động 34 2.7 Mạng di động C- RAN LTE 35 2.8 Phƣơng pháp phân v ng chức khác BTS 36 2.9 Kiến trúc C-RAN 1: Giải pháp hoàn toàn tập trung 37 2.10 Kiến trúc C-RAN 2: Giải pháp tập trung ph n 37 3.1 Khu vực thử nghiệm thực đ a C-RAN 51 3.2 Các băng t n tập trung thiết b WDM 52 3.3 So thông lƣợng có WDM fronthaul 54 3.4 Kết thử nghiệm đƣờng lên CoMP 56 3.5 Phân tách chức 59 3.6 Cấu trúc phát triển hƣớng tới mạng di động 5G 62 3.7 Một ảnh ch p mô hình kết hợp sử d ng kết hợp cƣờng độ hệ mét tín hiệu đƣờng xuống hình a tải mạng t ng hợp hình b 65 3.8 Chức phân phối tích lũy thông lƣợng trung bình khu vực đạt đƣợc với giải pháp SINR c điển đ xuất giải pháp RRC tập trung 66 57 a Thông lƣợng đƣờng lên b Đƣờng lên CoMP tăng H 3.4: K t th nghi m đường lên CoMP [5] “ guồn: ecent progress on C-RAN centralization and cloudification, trang 1036 3.2 Ứ ụng mạng C-RAN h thố đ ng th h 5G Cách mạng thông tin di động 4G tích hợp cố đ nh d ch v di động thông qua tất mạng IP Đi u cho phép đời d ch v di động băng thông rộng đòi hỏi tốc độ liệu cao cung cấp khả kết nối cao với thiết b Hiện mạng di động 5G đƣợc nghiên cứu phát triển, G tiến xa cách đƣa d ch v di động đa dạng đƣợc u khiển hoàn toàn tự động Các thiết b thông tin liên lạc đƣợc tích hợp thứ nhƣ ô tô, thiết b gia d ng, hàng dệt may, thiết b y tế 58 quan trọng Các trƣờng hợp ngày phức tạp làm cho việc quản lý vận hành mạng nhà khai thác mạng di động trở nên khó khăn Dƣới trình bày cách cung cấp linh hoạt cách tận d ng công nghệ đám mây khai thác để hoạt động mạng truy nhập vô tuyến Công nghệ đám mây ngày nhận đƣợc quan tâm việc triển khai chức mạng l i di động Các nhà khai thác u tra v khả triển khai ph n cứng để khai thác lợi ích công nghệ đám mây Bài viết giải thích thách thức hội khai thác công nghệ đám mây cho mạng di động 5G, trình bày ví d công nghệ c thể Trong C-RAN, trạm đƣợc kết nối với trung tâm liệu tập trung, nơi tất băng gốc đƣợc xử l Tín hiệu vô tuyến đƣợc trao đ i qua đƣờng dây truy n tải chuyên d ng (gọi fronthaul) thiết b thu phát vô tuyến RRH trung tâm liệu Hiện nay, có sợi liên kết có khả hỗ trợ tốc độ liệu, ví d , khoảng 10 Gbps cho TD-LTE với độ rộng băng thông MHz ăng-ten thu Do c n thiết sợi quang học, triển khai C-RAN đƣợc đặc trƣng tính linh hoạt khả mở rộng nhƣ sợi truy cập đƣợc lựa chọn sợi truy cập tốn phải đƣợc triển khai Do đó, trao đ i xử lý tập trung đòi hỏi phải liên kết fronthaul dung lƣợng cao, xử l phân quy n sử d ng backhaul truy n thống để vận chuyển tới ngƣời sử d ng kiểm soát liệu đến/từ RAP Ngoài ra, triển khai C-RAN đƣợc dựa chứa vi xử lý băng gốc mà không cho phép cho việc triển khai ph n m m linh hoạt thích ứng để lại tài nguyên ti m đám mây không sử d ng đến 3.2 hái ni m h nh Mạ y ậ y ố ưm c ụ Sự tập trung xử lý quản lý mạng di động 5G c n phải linh hoạt thích nghi với yêu c u d ch v thực tế Đi u dẫn đến đánh đ i tập trung đ y đủ nhƣ C-RAN phân tán nhƣ mạng ngày 59 Đi u đƣợc giải khái niệm RAN-as-a-Service RANaaS , mà ph n chức tập trung mạng truy cập vô tuyến t y thuộc vào nhu c u thực tế nhƣ v đặc tính mạng RANaaS ứng d ng mô hình XaaS nói loại chức đƣợc đóng gói vận chuyển hình thức d ch v , tập trung bên n n tảng đám mây Đi u cho phép khai thác liệu lƣu trữ ngày tăng khả xử l đƣợc cung cấp n n tảng đám mây lƣu trữ trung tâm liệu Thiết kế dựa đám mây RANaaS cho phép linh hoạt khả thích ứng từ quan điểm khác nhau: 1) ph thuộc vào kết nối mạng, mạng RAN tập trung ph n m m chức thích hợp đƣợc sử d ng, trƣờng hợp thực tế sử d ng đặc điểm lƣu lƣợng xác đ nh thuật toán mà đƣợc sử d ng đƣợc thiết kế cho trƣờng hợp sử d ng triển khai ph n m m thuật toán phức tạp đƣợc sử d ng mà khai thác tài nguyên sẵn có trung tâm liệu hiệu Đi u cho ph p đạt đến giới hạn lý thuyết liên quan đến thông lƣợng hệ thống, hiệu lƣợng, khả truy n dẫn Độ tăng tính linh hoạt khả thích ứng động lực mạng G tƣơng lai Các thành ph n trung tâm RANaS phân chia chức linh hoạt ngăn xếp giao thức vô tuyến RANaaS n n tảng trung tâm c c RAP Sự phân chia chức giới thiệu nhi u mức độ tự thiết kế xử lý linh hoạt việc thực thực tế chức nhƣ hình 3.5.Các bên trái minh họa thực LTE truy n thống nơi mà tất chức đ u vào u khiển tắc nghẽn đƣợc thực c c RAP, tức trạm gốc (BS) Phía bên phải minh họa cách tiếp cận C-RAN nơi có đ u cuối đƣợc thực c c tất chức khác đƣợc tập trung Ngƣợc lại, RANaaS không tập trung đ y đủ chức RAN mà tập trung chiếm ph n 60 H 3.5: P â ác c ức [6] “ guồn: Cloud technologies for flexi le radio access networ s trang Thực chức phân chia nhƣ thách thức nghiêm trọng mạng truy cập vô tuyến V lý thuyết, chia rẽ nhƣ xảy lớp giao thức giao diện lớp Tuy nhiên, GPP LTE lại có hạn chế đ nh v thời gian nhƣ vòng phản hồi lớp giao thức riêng biệt Do đó, triển khai với backhaul hạn chế, h u hết ngăn xếp giao thức vô tuyến RRM đƣợc thực c c bộ, chức với yêu c u nghiêm ngặt nhƣ quản lý sóng mang cân tải đƣợc đặt n n tảng RANaaS Trong backhaul dung lƣợng cao có sẵn, mức độ cao tập trung đạt đƣợc cách thay đ i chức lớp thấp vào n n tảng RANaaS Một thách thức lớn khai thác tài nguyên ảo hóa ph n cứng mà không cung cấp đặc tính thời gian thực tƣơng tự đƣợc triển khai Đi u đặt tính toán độ trễ rung pha c n phải đƣợc xem xét thiết kế giao thức 61 Đặc điểm thực RANaaS tƣơng tự nhƣ đặc điểm n n tảng điện toán đám mây: Theo yêu c u trích lập dự phòng công suất không dây, để cung cấp d ch v thông tin di động phù hợp chặt chẽ với nhu c u thực tế nhà khai thác thuê bao, thay đ i đáng kể thời gian không gian mạng di động 5G Ảo hóa tài nguyên RAN chức năng, để sử d ng cách tối ƣu hóa, quản lý, khả mở rộng với mạng di động thực Việc góp tài nguyên cho ph p trƣờng hợp chia sẻ mạng cao hơn, nhà khai thác ảo cung cấp d ch v chuyên d ng cho ph p hội kinh doanh đa dạng Đây mối quan tâm đặc biệt nhi u triển khai mạng 5G Độ đàn hồi tài nguyên mở rộng đơn v xử l trung tâm nhƣ nhân rộng số lƣợng RAP hoạt động D ch v đo lƣờng, cho ph p nhà khai thác bán d ch v RAN hoạt động, tức là, phối hợp trung tâm đơn v xử l nhƣ cách sử d ng RAP, để tính phí sử d ng sở đo lƣờng kiểm soát Đi u cho phép sử d ng đa dạng nguồn tài nguyên mạng vô tuyến trƣờng hợp u hành ảo Đa hợp đồng thuê, cho ph p tách biệt sách thực thi, tính phí ngƣời sử d ng khác c ng n n tảng RA-NAAS, tức nhà cung cấp d ch v khác Đây mối quan tâm đặc biệt để đảm bảo an ninh mạng di động 5G H đ c RAN-backhaul: Mạng di động 5G dựa vào lớp ô nhỏ dày đặc mà c n đƣợc kết nối với n n tảng RANaaS Tuy nhiên, ô nhỏ c n đƣợc triển khai khó tốn k m để triển khai truy cập băng thông rộng cố đ nh đƣờng ngắm giải pháp sóng vi ba dựa cho backhaul Do đó, mạng back-haul trở 62 thành ph n sở hạ t ng quan trọng c n phải kết nối ô nhỏ đ a điểm khác Đi u đòi hỏi công nghệ truy n dẫn không đồng thích hợp cho trƣờng hợp khác trƣờng hợp sử d ng Do đó, tài nguyên hạn chế truy n dẫn phải đƣợc xem xét vận hành RAN Đi u thúc đ y nhu c u hợp tác thiết kế tối ƣu hóa RAN backhaul mạng lƣới hợp tối ƣu hóa thông qua giao diện chu n Đặc biệt, tập trung linh hoạt nhƣ thực thông qua RANaaS yêu c u thích ứng động tuyến đƣờng mạng mức độ RAN tập trung tùy thuộc vào nguồn tài nguyên truy n dẫn có sẵn Đi u hàm c n thiết cho thiết kế mạng lƣới lƣu lƣợng phức tạp mà cung cấp liệu thực thể độc lập trung tâm v mức độ tập trung Đây yêu c u quan trọng phép linh hoạt tối đa giới thiệu chức vào mạng Tuy nhiên, u gây phức tạp cho đ nh tuyến nhƣ phân loại gói liệu theo chất lƣợng d ch v Các thuật toán đ nh tuyến phân phối c điển cung cấp mức độ linh hoạt Ngƣợc lại, việc sử d ng SDN cho phép phản ứng nhanh với thất bại liên kết nút, khai thác tốt tài nguyên sẵn có, triển khai dễ dàng nhanh chức cập nhật, có tính đàn hồi Những lợi chủ yếu kết từ trƣờng hợp u khiển tập trung mà đơn giản hóa cấu hình quản l , cho ph p tăng nỗ lực tính toán nhƣ thiết b đ nh tuyến riêng biệt không hạn chế tính phức tạp thuật toán 3.2.2 S tiến h hư ng t i kiến trúc mạng di động linh hoạt Khái niệm RANaaS giới thiệu trƣớc thiết kế RAN/backhaul ảnh hƣởng đến kiến trúc mạng di động Tuy nhiên, lý kinh tế kiến trúc mạng di động 5G đƣợc phát triển nhƣ tiến hóa LTE phiên xa Do đó, khái niệm giới thiệu phải r ràng ph hợp với kiến trúc mạng GPP đáp ứng nhu c u hoạt động khách hàng v hiệu suất Các mạng di động với nhu c u kiến trúc mạng: Để hỗ trợ việc tập trung linh hoạt chức RAN 63 Để xem x t tiêu chí nhƣ backhaul khả ph n cứng, nhu c u v lƣu lƣợng, cho hiệu suất lƣợng để lựa chọn phân chia chức tối ƣu Để cung cấp kiểm soát chức mạng t chức giám sát tƣơng tác chức phân phối thực thể mạng khác H 3.6: Cấu trúc phát tri ướ m mạ đ ng 5G [6] “ guồn: Cloud technologies for flexi le radio access networ s trang Hình 3.6 minh họa kiến trúc mạng logic đƣợc dự đoán Các thành ph n RANaaS RAP tạo thành eNB ảo veNB , tƣơng đƣơng với chức eNB kiến trúc 3GPP Một u khiển chức năng veCF nằm RANaaS ch u trách nhiệm cho v trí chức năng, để thực thống chức phân phối cho việc quản lý cấu hình thành ph n veNB Các veNB r ràng với kiến trúc 3GPP 3GPP giao diện chu n (S1-U, S1-MME, X đƣợc trì mạng lõi eNB khác Truy n liệu mi n veNB phải đƣa vào tài khoản yêu c u chức khác khả backhaul nối RANaaS RAP Đi u cho phép tập trung linh hoạt chức RAN ph thuộc vào việc triển khai sử d ng trƣờng 64 hợp mà không ảnh hƣởng đến giao diện 3GPP hay thể r mức độ thực tế tập trung vào thực thể mạng khác Các SDN có khả truy n dẫn nút lƣu lƣợng k hiệu TN) cung cấp giao diện cho việc trao đ i thông tin v khả truy n dẫn băng thông có sẵn mà đƣợc sử d ng để lựa chọn mức độ tối ƣu tập trung TNS đƣợc u khiển u khiển mạng (ký hiệu NC) cho cấu hình lại kiểm soát đƣờng theo yêu c u mạng backhaul quan hệ với veCF n n tảng RANaaS Các chức SDN đƣợc sử d ng để thiết lập tuyến đƣờng mạng tƣơng ứng th giao diện veNB bên đến thực thể mạng thực tế nơi mà c n phải xử lý 3.2 y nhập ô t yến inh hoạt Việc linh hoạt tập trung chức RAN ảnh hƣởng đến hoạt động ngăn xếp giao thức 3GPP LTE RAN b giới hạn ph thuộc ngăn xếp giao thức Nói chung, đặt chức phân tách thấp giao thức ngăn xếp, chi phí cao yêu c u nghiêm ngặt backhaul Tập trung hóa chức PHY cho ph p đa dạng tính toán ph thuộc trực tiếp vào số lƣợng ngƣời dùng RAP Do biến động theo thời gian không gian tải tính toán đƣợc cân ô Xử lý trung tâm cho ph p thực thuật toán đa ô để tránh khai thác nhiễu Trên lớp PHY, phát giải mã đƣờng lên cung cấp lợi ích quan trọng thông qua hoạt động tập trung, cách khai thác kiến thức mạng toàn c u gia tăng tài nguyên tính toán Hãy xem xét việc tìm nhi u ngƣời sử d ng (MUD), xử lý tín hiệu nhận đƣợc số ngƣời sử d ng (UE) RAP MUD đƣợc phân chia thành ti n xử lý c c RAP, xử lý phối hợp RAP, xử lý trung tâm n n tảng RANaaS Một thuật toán mẫu cho MUD Phát Turbo đa điểm (MPTD) Trong MPTD, xếp ngƣời dùng cạnh thuộc RAP khác tài nguyên khai thác nhiễu vào RAP nhƣ nguồn thông tin thông qua 65 trình phát Turbo đa ngƣời d ng Trong khi, MPTD xử lý tập trung đ y đủ phát hiện, lựa chọn thay khác Trong Mạng lƣới xử l (INP) mà sau phƣơng pháp tiếp cận phân bố c ng phát dựa cách trao đ i biến đ a c c RAP lân cận Ngay sau RAP đạt đƣợc thống u kiện dừng đƣợc xác đ nh trƣớc đƣợc đáp ứng, giải mã đƣợc thực c ng RAP hay n n tảng RANaaS Một lợi phƣơng pháp khả ch u lỗi, nhƣ b đứt liên kết backhaul ảnh hƣởng đến số l n lặp lại không ảnh hƣởng tới chất lƣợng Trong 3GPP LTE FDD, phản hồi HARQ c n phải đƣợc gửi vòng 3ms sau nhận đƣợc khung tƣơng ứng Trong trƣờng hợp với giải mã tập trung chậm trễ truy n chi u backhaul bao gồm độ trễ tính toán c n phải đƣợc ms Ngoài ra, chậm trễ không đƣợc đảm bảo rung pha tính toán RANaaS Do đó, trƣờng hợp sử d ng xem xét k ch triển khai mạng di động 5G, thuật toán xử lý tín hiệu đƣợc yêu c u mà xử lý HARQ hiệu cho ph p độ trễ truy n dẫn cao nhƣ tính toán rung pha Hơn lớp MAC, đặc biệt lập l ch trình phân đoạn giới thiệu thách thức để thiết kế hệ thống Lập l ch trình đƣợc hƣởng lợi từ tập trung thông qua việc thực thuật toán ICICI tiên tiến với độ phức tạp cao Cả lập l ch trình phân đoạn giới thiệu hạn chế hệ thống nhƣ u chế thực mã hóa chƣơng trình đƣợc chọn vào RAP Do đó, chế gói thích nghi đƣợc yêu c u Tập trung hóa RRC cho ph p chế lái lƣu lƣợng phối hợp Một ví d tính di động cân tải mà UE từ ô b tải đƣợc giao lại cho ô xung quanh với tài nguyên sẵn có Việc tìm kiếm kết hợp tối ƣu UE eNB khó khăn số lƣợng lớn nhiệm v có tác d ng ph việc quản lý tài nguyên Ngoài ra, kiến thức khai thác v khả truy n dẫn sẵn có tác động đáng kể đến hiệu suất t ng thể Ở hình 7a, sử 66 d ng cƣờng tín hiệu đƣờng xuống nhƣ thông số đ nh để kết hợp UE eNB, h u hết UE đƣợc kết nối với ô macro trung tâm nhi u ô nhỏ phƣơng tiện truy n dẫn liên quan chƣa đƣợc sử d ng Mặt khác, khai thác thông tin truy n dẫn có sẵn làm tăng việc giảm tải ô macro việc kích hoạt ô nhỏ (hình 3.7b) Hình 3.8 cho thấy chức phân phối tích lũy CDF thông lƣợng trung bình khu vực đạt đƣợc với giải pháp dựa SINR với cải tiến mô tả hạn chế công suất truy n dẫn khác (CBH) Những kết tập trung hóa RRC cải thiện giá tr trung bình lên đến 130% so với giải pháp mà xem xét thông tin từ RAN H 3.7: M t ảnh chụp c a mô hình s k t h p s ụ th mét c a tín hi đường xuố tải mạng t ng h cườ đ h [6] “ guồn: Cloud technologies for flexi le radio access networ s trang 67 H 3.8: Chức đư c ả â ố c ũy c SINR c đ n đề ấ ả RRC ậ c đạt [6] “ guồn: Cloud technologies for flexi le radio access networ s trang Mức độ tập trung khác ảnh hƣởng đến thuật toán u khiển thuật toán áp d ng cho liệu ngƣời dùng thực tế Thuật toán u khiển nhƣ lập l ch trình, HARQ, RRC nhạy cảm với tình trạng kênh không hoàn hảo độ trễ backhaul Tuy nhiên, nhi u thuật toán đƣợc phân thời gian quan trọng ph n thời gian quan trọng Các thuật toán hoạt động liệu ngƣời dùng không làm sở cho yêu c u tƣơng tự thời gian nghiêm ngặt tận d ng tài nguyên tính toán lớn Tuy nhiên, đòi hỏi thuật toán đƣợc dành riêng cho n n tảng điện toán đám mây 3.2 inh hoạt mạng mạng h Các mạng backhaul 5G c n phải linh hoạt thích ứng với trƣờng hợp sử d ng lƣu lƣợng thực tế nhƣ đặc điểm d ch v Đi u gây nên 68 c n thiết cho việc tối ƣu mạng lƣới toàn hiệu mà cung cấp nhi u bậc tự để vận hành backhaul tùy thuộc vào thông số RAN, quản l lộ trình hoạt động kiểm soát cấu trúc liên kết để cung cấp mạng xác cho giao diện 3GPP tùy thuộc vào mức độ thực tế tập trung Cấu tạo mạng đơn giản kích hoạt SDN đơn giản hoá hoạt động mạng, cho phép sử d ng cao cách áp d ng phƣơng pháp quản l lƣu lƣợng tập trung Do đó, áp d ng kiến trúc tập trung hợp l sau đây, phƣơng pháp SDN cho quản lý linh hoạt RAN mạng backhaul Phƣơng pháp bao gồm u khiển SDN mà chƣơng trình thực thể mạng dƣới kiểm soát tự động thay đ i hành vi mạng Nó đƣợc thực nhƣ ph n NC cung cấp số liệu thông tin liên lạc c n thiết cho phân chia chức Đƣợc hỗ trợ mạng lƣới làm việc rộng kiến thức thực thể trung tâm (NC hình 3.6), tải đƣợc phân phối cách tối ƣu mạng lƣới ô nhỏ NC có nhìn xác cập nhật v tình trạng mạng, khả dàn xếp tối ƣu tài nguyên mạng cho ph p phƣơng pháp tiên tiến cho: Quản l di động: quản l di động không b kích hoạt chất lƣợng vô tuyến, mà đ nh quản lý mạng Một cách tiếp cận SDN dựa cho phép rút ngắn thời gian gián đoạn d ch v chi phí chuyển đ i cân tải hiệu Phân bố neo hỗ trợ phá vỡ c c bộ: Các kiến trúc 3GPP tập trung gây nhu c u lƣu lƣợng cao mạng lõi nhà khai thác Dựa phƣơng pháp tiếp cận SDN, ngƣời sử d ng mặt phẳng liệu đƣợc phân phối cho phép giảm tải c c lƣu lƣợng liệu ngƣời dùng Mặt khác, mặt phẳng u khiển có liên kết logic tập trung NC phép hoạt động tối ƣu hóa toàn c u 69 Tối ƣu điện RAN backhaul: Tùy theo nhu c u sử d ng tình trạng mạng, NC tắt phận RAN backhaul để giảm tiêu th điện Việc sử d ng SDN mạng G đặt thách thức Đ u tiên, phải kể tới cách lập trình u khiển lƣu lƣợng đòi hỏi tính toán, thiết kế c n thận thuật toán quản l lƣu lƣợng Thứ hai, đ nh quan trọng để chọn chức đ u đƣợc tách vào u khiển đƣợc thực thi thiết b mạng Thứ ba, nhi u u khiển nên đƣợc cung cấp, đòi hỏi chế để phân vùng mạng cho phép lựa chọn u khiển khả mở rộng độ tin cậy c n thiết 3.3 K ậ c Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây chƣa đƣợc nghiên cứu ứng d ng nhi u Việt Nam Trong chƣơng đƣa số kết nghiên cứu phát triển mạng truy nhập vô tuyến C-RAN nƣớc Triển khai CRAN đƣợc dựa chứa vi xử l băng gốc mà không cho ph p cho việc triển khai ph n m m linh hoạt thích ứng để lại tài nguyên ti m đám mây không sử d ng đến Trong chƣơng đƣa ứng d ng mạng C-RAN hệ thống G Trong hệ thống G, thiết kế dựa đám mây RANaaS cho phép linh hoạt khả thích ứng từ quan điểm khác Độ tăng tính linh hoạt khả thích ứng động lực cho phát triển G tƣơng lai 70 KẾT UẬN Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây công nghệ đ y hứa hẹn để tăng chất lƣợng hoạt động đồng thời giảm chi phí đ u tƣ chi phí hoạt động hệ thống thông tin di động hệ sau Kết nghiên cứu cho thấy: Bằng cách sử d ng công nghệ thay đ i hình thức xây dựng triển khai mạng lƣới, thay đ i chi phí cho nhà khai thác di động cung cấp d ch v linh hoạt hiệu cho phía cuối ngƣời sử d ng Với kiến trúc RRH phân tán, BBU tập trung, công nghệ truy n/nhận đa điểm tiên tiến, SDR với hỗ trợ đa điểm, công nghệ ảo hóa vi xử lý đa năng, nhi u cách thức khắc ph c khó khăn mà RAN gặp phải cho thấy C-RAN cung cấp cho nhà khai thác di động sở hạ t ng cạnh tranh để giữ mức tăng trƣởng lợi nhuận Qua đó, cho thấy kiến trúc C-RAN đ y hứa hẹn triển vọng kiến trúc RAN truy n thống Với việc tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu xử lý truy n tải, giảm chất thải môi trƣờng u mà giới hƣớng đến Luận văn nghiên cứu sở lý thuyết để tìm hiểu vấn đ mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây hệ thống thông tin di động hệ sau Luận văn tìm hiểu, phân tích số k ch triển khai mạng truy nhập vô tuyến C-RAN 3G, 4G dựa chiến lƣợc xây dựng chủ yếu cải thiện độ phủ sóng điểm nóng, điểm có độ phủ sóng yếu Trong tƣơng lai, việc ứng d ng C-RAN giúp 5G tiến xa cách đƣa d ch v di động đa dạng đƣợc u khiển hoàn toàn tự động Học viên hy vọng luận văn cao học tài liệu tham khảo quý giá tiếng Việt v mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây hệ thống thông tin di động hệ sau 71 DANH M C T I IỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động , pp -15, may.2013 TIẾNG ANH [2] C Kullin and R Ran, C-RAN: The road towards green RAN , Dec 2013, White paper by China Mobile Research Institute, http://labs.chinamobile.com/cran/wp-content/uploads/2014/06/20140613-CRAN-WP-3.0.pdf [3] A Checko, H L Christiansen, Y Yan, L Scolari, G Kardaras, M S Berger and L Dittmann, Cloud RAN for mobile networks – A technology overview, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol 17, no 1, pp 405-426, Mar 2015 [4] B Haberland, F Derakhshan, H Grob-Lipski, R Klotsche, W Rehm, P Schefczik and M Soellner, Radio base stations in the cloud, Bell Labs Technical Journal, vol 18, no 1, pp 129-152, Apr 2014 [5] C.-H I, J Huang, R Duan, C Cui J Jiang and L Li, Recent progress on CRAN centralization and cloudification, IEEE Access, vol 2, pp 1030-1039, Aug 2014 [6] P Rost, C J Bernados, A De Domenico, M Di Girolamo, M Lalam, A Maeder, D Sabella and D Wubben, Cloud technologies for flexible G radio access networks, IEEE Communications Magazine, vol 52, no 5, pp 68-76, May 2014 [7] R Wang, H Hu and X Yang, Potentials and challenges of C-RAN supporting multi-RATs towards G mobile networks, IEEE Access, vol 2, pp 1187-1195, Aug 2014 [...]... tin di động thế hệ sau Chương 2 - Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây: Chƣơng này giới thiệu khái niệm mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây C thể, kiến trúc và những ƣu điểm của mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây sẽ đƣợc giới thiệu và phân tích Bên cạnh đó, một số thách thức đối với việc triển khai mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây trong các hệ thống thông tin di... số giải pháp mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây: Chƣơng này trình bày một số giải pháp mạng truy nhập vô tuyến mà các công ty trên thế giới đã đ xuất 3 CHƯƠNG 1 MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN THEO MÔ HÌNH PHÂN TÁN Chương này giới thiệu tổng quan về mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán trong các hệ thống thông tin di động thế hệ trước Những điểm tồn tại của mạng truy nhập vô tuyến của các... và sản ph m cho mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây cho các hệ thống thông tin di động thế hệ sau Tuy nhiên, trong phạm vi hiểu biết của học viên, mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây chƣa đƣợc nghiên cứu nhi u ở Việt Nam Do đó, việc nghiên cứu chi tiết v mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây có nghĩa khoa học và nghĩa thực tiễn cao Từ những động lực nói trên, theo đ nh hƣớng... - Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán: Chƣơng này giới thiệu t ng quan v mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán trong các hệ thống thông tin di động thế hệ trƣớc Những điểm tồn tại của mạng truy nhập vô tuyến của các hệ thống thông tin di động này cũng đƣợc nêu lên và phân tích để làm r động lực thúc đ y cho sự phát triển của mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây cho các mạng. .. các mạng thông tin di động và các mạng thông tin di động mới Chính vì vậy, c n phải phát triển các công nghệ mạng truy nhập vô tuyến mới để khắc ph c các vấn đ trên Mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây Cloud radio access networks hay C-RAN) là một công nghệ đ y hứa hẹn để khắc ph c các vấn đ tồn tại của mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán Khá nhi u công ty trên thế giới đang nghiên cứu. .. hƣớng của ngƣời hƣớng dẫn khoa học, học viên lựa chọn đ tài: “N ê cứu mạng truy nhập vô tuy n theo mô hình đám mây làm nội dung nghiên cứu của luận văn cao học Học viên hy vọng sau khi thực hiện xong, luận văn có thể là một tài liệu tham khảo có giá tr cho những 2 ngƣời tìm hiểu, nghiên cứu v mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình đám mây cho hệ thống thông tin di động thế hệ sau (4,5G và 5G) ở Việt... trong các đám mây sẽ đạt đƣợc lợi ích cách tối đa Các công việc trên các mạng vô tuyến đám mây là một chủ đ nghiên cứu căng thẳng hiện nay Đ xuất mới đây của mạng lƣới di động thế hệ kế tiếp (NGMN) nhắm m c tiêu một sự tiến hóa của các mạng truy cập vô tuyến (RAN) hƣớng tới một mạng truy cập vô tuyến tập trung C-RAN kiến đƣa ra là di chuyển các ph n trạm cơ sở của kiến trúc C-RAN vào các đám mây, giới... nguyên điện toán đám mây thời gian thực cùng với các đơn v vô tuyến riêng biệt 1.5 ết ận hương Chƣơng này có thấy l ch sử phát triển của hệ thống thông tin di động, cũng nhƣ mạng truy nhập vô truy n Có nhi u vấn đ , những điểm còn tồn tại trong mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán Để đáp ứng nhu c u sử d ng ngày càng tăng, các nhà khai thác mạng di động phải tăng dung lƣợng mạng Do đó việc...1 ỜI MỞ Đ U Mạng truy nhập vô tuyến trong các hệ thống thông tin di động thế hệ trƣớc thƣờng có mô hình phân tán với số lƣợng lớn trạm gốc đƣợc phân bố khắp trên vùng phủ của mạng và các trạm gốc này hoạt động g n nhƣ độc lập với nhau Tuy nhiên, các mạng truy nhập vô tuyến theo mô hình phân tán có một số điểm tồn tại làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng... này sẽ đƣợc đi sâu tìm hiểu ở chƣơng 24 CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN THEO MÔ HÌNH ĐÁM MÂY C-RAN Ngày nay các bộ xử lý đa lõi đang trở nên ngày càng mạnh mẽ và điện toán đám mây dựa trên nền tảng mở dịch vụ là một lựa chọn đầy hứa hẹn cho nhà cung cấp và nhà hai thác di động Các nhà hai thác di động cần nghi n cứu sử dụng các thiết bị điện toán đám mây để tạo thành nguồn tài nguy n xử lý sẽ được