Đang tải... (xem toàn văn)
Vô tuyến nhận thức là một công nghệ mới mang đến những thay đổi mang tính cách mạng trong việc sử dụng tài nguyên phổ tần số. Công nghệ vô tuyến nhận thức được thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần, những người dung vô tuyến nhận thức có khả năng sử dụng những dải taafi chia sẻ mà không gây nhiễu tới các người dung được cấp phép. Vô tuyến nhận thức cho phép các thiết bị đầu cuối có thể cảm biến và sử dụng một cách linh hoạt phổ tần sẵn có tại một thời điểm nhất định. Chương I sẽ đề cập cái nhìn tổng quan về công nghệ vô tuyến nhận thức, các khái niệm, đặc tính cũng như hoạt động của vô tuyến nhận thức
Tìm hiểu cơng nghệ vơ tuyến nhận thức đề xuất sử dụng mạng di động hệ thứ Chương I: Tìm hiểu chung cơng nghệ vô tuyến nhận thức 1.1 1.2 Giới thiệu chương Vô tuyến nhận thức công nghệ mang đến thay đổi mang tính cách mạng việc sử dụng tài nguyên phổ tần số Công nghệ vô tuyến nhận thức thiết kế nhằm nâng cao hiệu sử dụng phổ tần, người dung vô tuyến nhận thức có khả sử dụng dải taafi chia sẻ mà không gây nhiễu tới người dung cấp phép Vô tuyến nhận thức cho phép thiết bị đầu cuối cảm biến sử dụng cách linh hoạt phổ tần sẵn có thời điểm định Chương I đề cập nhìn tổng quan cơng nghệ vơ tuyến nhận thức, khái niệm, đặc tính hoạt động vô tuyến nhận thức Định nghĩa vô tuyến nhận thức Vô tuyến nhận thức công nghệ mới, định nghĩa “Vơ tuyến nhận thức” cá nhận tổ chức giới nhìn nhận theo nhiều cách khác Một định nghĩa hệ thích nghi – AS giới thiệu quy định vô tuyến cách thập kỷ Các hệ thống thích nghi định nghĩa có khả tự thay đổi thơng số, có tần số công suất để tăng cường chất lượng thu Hiện nay, hệ thống bị giới hạn băng tần trung cao, điều kiện truyền dẫn thay đổi nhiều Các quy định quản lý khả thi cho hệ thống thích nghi hạn chế hoạt động hệ thống băng dịch vụ dành cho an ninh dịch vụ thiên văn học vô tuyến, xác định vô tuyến, dịch vụ nghiệp dư quảng bá Cùng với phát triển công nghệ, khả hệ thống thích hứng cải thiện Phần mềm đóng vai trò quan trọng khía cạnh ngày khả thi việc phân tích mơi trường vơ tuyến điều chỉnh thông số hệ thống theo môi trường Chẳng hạn việc kết hợp thiết bị vô tuyến phần mềm mang lại hướng giải vấn đề nghẽn tần số tăng cường hiệu việc sử dụng tần số Thuật ngữ “Vô tuyến nhận thức” lần xuất tờ báo năm 1999, Joseph Mitola định nghĩa sau: “Vơ tuyến nhận thức mơ hình vơ tuyến sử dụng suy luận chặt chẽ để đạt mục tiêu cụ thể thiết lập miền vô tuyến liên quan” Cũng cơng trình nghiên cứu cơng nghệ vô tuyến nhận thức báo, tác giả Simon Haykin nêu định nghĩa sau: “Vô tuyến nhận thức hệ thống truyền thông không dây nhận thức có khả nhận biết mơi trường xung quang từ học hỏi để thích nghi với thay đổi môi trường cách thay đổi tham số hoạt động cụ thể (ví dụ: công suất phát, tần số song mang, phương thức điều chế) thời gian thực, với hai đặc tính chính: truyền thông độ tin cậy cao thời điểm sử dụng hiệu phổ tần số vô tuyến” FCC địng nghĩa vô tuyến nhận thức dựa tảng vận hành máy phát sau: “Là hệ thống vơ tuyến mà thay đổi tham số máy phát dựa tương tác với môi trường mà hoạt động” Trong trợ giúp FCC nỗ lực đưa định nghĩa vô tuyến nhận thức, IEEE đưa định nghĩa: “Một thu/phát tần số vô tuyến mà thiết kế để phát cách thông minh phân đoạn riêng lẻ phổ tần sử dụng, từ truy cập vào phổ tần chưa sử dụng cách nhanh chóng, linh hoạt, khơng gây nhiễu tới người dùng cấp phép” Hay định nghĩa khác sâu vào cách thức hoạt động, cấu trúc vô tuyến nhận thức: “ Vô tuyến nhận thức hệ thống mà phần tử có khả thay đổi tham số ( công suất, tần số, tham số điều chế, ) sở cảm nhận tương tác với môi trường hoạt động Theo đó, thiết bị vơ tuyến định nghĩa phần mềm – SDR phầm tử quan trọng hệ thống vô tuyến nhận thức Các tham số SDR thay đổi cách linh hoạt phần mềm mà không cần phải thay đổi cấu trúc phần cứng Mục đích vơ tuyến nhận thức cho phép thiết bị vô tuyến khác hoạt động dải tần trống tạm thời mà khơng gây nhiễu đến hệ thống vơ tuyến có quyền ưu tiên cao hoạt động dải tần đó” Để cho phép tận dụng tối đa tài nguyên phổ tần trên, vơ tuyến nhận thức phải có tính chất sau: - Tự động điều phát chỉnh tần số tần số bị chiếm người sử dụng cấp phép - Thiết lập thông số mạng hoạt động phần toàn băng tần cấp phát - Chia sẻ kênh tần số điều khiển cơng suất thích ứng theo điều kiện cụ thể trường vơ tuyến, mà tồn nhiều loại hình dịch vụ vơ tuyến chiếm dụng - Thực thích ứng độ rộng băng tần, tốc độ truyền sơ đồ mã hóa sửa lỗi phép đạt băng thơng tốt - Tạo điều khiển búp sóng thích ứng (Adaptive Beamforming) theo đối tượng truyền thơng Cuối ta tiến tới định nghĩa chung vô tuyền nhận thức sau: Vô tuyến nhận thức hệ thống có khả phân tích, cảm nhận mơi trường xung quanh, từ thay đổi tham số truyền dẫn để đạt mục đích sử dụng phổ tần sẵn có cách hiệu tiết kiệm 1.3 Hoạt động vô tuyến nhận thức Từ định nghĩa ta thấy vơ tuyến nhận thức có hai đặc điểm sau: - Khả nhận thức: Khả mà cơng nghệ vơ tuyến nắm bắt cảm nhận thông tin từ môi trường vô tuyến Khả không đơn giản thực giám sát công suất số băng tần số quan tâm mà yêu cầu nhiều công nghệ phức tạp để nắm bắt biến đổi mơi trường u cầu nhiều cơng nghệ phức tạp để nắm bắt biến đổi môi trường vô tuyến không gian theo thời gian nhằm tránh nhiễu ảnh hưởng tới người dùng khác Thông qua khả này, phần phổ không sử dụng thời điểm vị trí định xác định Từ đó, hệ thống lực chọn khoảng phổ tốt thông số hoạt động phù hợp không gây ảnh hưởng đến người dùng cấp phép - Tính tự cấu hình: Tính tự cấu hình cho phép vơ tuyến nhận thức có khả tự động thích nghi theo thay đổi môi trường vô tuyến Đặc biệt, vơ tuyến nhận thức lập trình để truyền nhận tần số khác để sử dụng công nghệ truy nhập truyền dẫn khác hỗ trợ phần cứng Một số thơng số tự cấu hình cần ý là: tần số hoạt động, tham số điều chế, công suất phát… Mục tiêu vô tuyến nhận thức tận dụng phổ tần có sẵn cách tốt thơng qua khả tự nhận thức tính tự cấu hình Vì hầu hết phổ tần gán, nên thách thức lớn sử dụng chia sẻ phổ tần cấp phép mà không gây nhiễu tới trình truyền dẫn người dùng cấp phép khác Vô tuyến nhận thức cho phép sử dụng vùng phổ trống theo thời điểm, phổ ám hố phổ hay khoảng trắng (hình 1.1) Nếu dải phổ người dùng sơ cấp ( người dùng cấp phép) sử dụng tiếp người dùng vô tuyến nhận thức phải chuyển đến hố phổ khác băng thay đổi mức cơng suất phát sơ đồ điều chế để tránh nhiễu: Hoạt động vô tuyến nhận thức mơ tả hình 1.2 đây: Hình 1.2 thể nhiệm vụ mạng vô tuyền nhận thức Các nhiệm vụ phân loại sau: - - Cảm nhận phổ/Cảm biến phổ: Vô tuyến nhận thức giám sát dải phổ sẵn có, thực kỹ thuật cảm biến phổ để xác định vị trí hố phổ hay vùng phot tạm thời chưa sử dụng Quản lý phổ: Chiếm giữ phần phổ tần tốt để đưa kế hoạch phân bổ phổ cho người dùng cách hợp lý Dịch chuyển phổ: Đảm bảo yêu cầu truyền thông thông suốt hay liên tục Chia sẻ phổ: Phân chia phổ tần hợp lý người dùng vô tuyến nhận thức tồn Các mạng vô tuyền nhận thức cho phép giao thức truyền thông tin nhận biết phổ Tuy nhiên, việc sử dụng phổ tần động gây ảnh hưởng bất lợi đến hệ thống vô tuyến sử dụng dải tần cấp phép cố định Hình 1.3 minh họa giao thức giao tiếp lớp mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức Chính tác động đòi hỏi mạng vơ tuyến nhận thức phải có chức thiết kế đa lớp Đặc biệt, việc cảm biến phổ chia sẻ phổ phải kết hợp để nâng cao hiệu sử dụng phổ Trong chức chia sẻ dịch chuyển phổ, chức lớp ứng dụng, truyền tải, định tuyến, truy nhập phương tiện lớp vật lý thực đồng thời 1.4 Như vậy, cảm biến phổ tần thực lớp vật lý chức chia sẻ phổ thực chủ yếu lớp liên kết liệu Các chức mạng vơ tuyến nhận thức Các cơng nghệ vô tuyến nhận thức cung cấp khả sử dụng chia sẻ phổ theo hội Các kỹ thuật truy nhập phổ tần động cho phép vô tuyến nhận thức hoạt động kênh tốt có sẵn Cụ thể hơn, công nghệ vô tuyến nhận thức cho phép người dùng có khả năng: - Xác địng khoảng phổ sẵn có phát người dùng sơ cấp người dùng hoạt động băng cấp phép – Cảm biến phổ - Lựa chọn kênh tốt vùng phổ trống – Quản lí phổ - Phân bổ phổ tần khả dụng cho người dùng – Chia sẻ phổ Bỏ kênh chiếm dụng phát người dùng sơ cấp – Dịch chuyển phổ Cảm biến phổ Một yêu cầu quan trọng mạng vô tuyến nhận thức cảm nhận hố phổ Như nêu trên, môt mạng vô tuyên nhận thức thiết kế để cảm nhận nhạy cảm với thay đổi môi trường vô tuyến xung quang Chức cảm biến phổ cho phép vô tuyến nhận thức thích ứng với mơi trường xung quang để phát người dùng sơ cấp truyền nhận liệu vùng hoạt động vùng phổ cảm biến Tuy nhiên, thực tế khó cho mạng vơ tuyền nhận thức đo trực tiếp thông số kênh sử dụng máy phát máy thu người dùng sơ cấp Do vậy, phương pháp khả thi tập trung vào việc phát mát phát sơ cấp dựa quan sát cục người dùng vô tuyến nhận thức Quản lý phổ Trong mạng vô tuyến nhận thức, khoảng phổ chưa sử dụng trả vùng tần số rộng bao gồm băng tần cấp phát không cấp phát Các khoảng phổ phát thông qua cảm biến phoor (Spectrum sensing) Theo đó, liệu cảm biến khơng thay đổi treo thời gian mà thay đổi theo thông tin băng tần phổ tần số băng thơng hoạt động Vì mạng vơ tuyến nhận thức phải định băng tần phổ tốt để đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ - QoS tồn tần có sẵn, nên chức quản lý phổ phải tính tốn dựa đặc tính phổ động Dịch chuyển phổ Dịch chuyển phổ định nghĩa trình người dùng mạng vô tuyến nhận thức thay đổi tần số hoạt động Quá trình gọi q trình chuyển giao phổ Trong mạng vơ tuyến nhận thức, chuyển giao phổ xảy điều kiện kênh thời có biểu xấu có siwj trở lại người dùng sơ cấp Các giao thức lớp khác mạng phải phù hợp với tham số kênh Múc đích việc chuyển phổ mạng vo tuyến nhận thức để đảm bảo trình truyền dẫn xảy liên tục, chất lượng không gây ảnh hưởng xấu đến người dùng phổ cấp phép Chia sẻ phổ Trong mạng vô tuyến nhận thức, thách thức sử dụng phổ tần động việc chia sẻ phổ tần Không giống cảm biến phổ liên quan tới lớp vật lý, hay quản lý phổ liên quan tới dịch vụ lớp cao hơn, chức chia sẻ phổ tương tự với công nghệ phân bổ tài nguyên - 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.5.1 đa truy nhập đa chia sẻ phổ tương tự với công nghệ phân bổ tài nguyên đa truy nhập đa người dùng lớp MAC hệ thống truyền thông Vấn đề việc chia sẻ phổ tồn đồng thời người dùng vô tuyến nhận thức người đùn sơ cấp việc quản lý băng thông không liên tục Dựa tiêu chuẩn khác nhau, kỹ thuật chia sẻ phổ phân loại theo nhiều cách khác Kiến thức vật lý vô tuyến nhận thức Thành phần thu phát vơ tuyến nhận thức đầu cuối RF (RF Front-End) khối xử lý băng gốc Mỗi thành phần tự cấu hình thơng qua bus điều khiên để thích ứng với môi trường RF biến đổi theo thời gian Trong đầu cuối RF, tín hiệu thu khuếch đại, trộn chuyển đổi tương tự số - A/D Trong khối xử lý băng gốc, tín hiệu điều chế/giải điều chế, mã hóa/giải mã, Khối xử lý băng gốc mạng vô tuyến nhận thức thân tương tự thu phát đnag tồn Tuy nhiên, điểm mạng vô tuyến nhận thức nằm đầu cuối RF Điểm thu phát vô tuyến nhận thức khả cảm nhận bnawg rộng đầu cuối RF Chức liên quan tới công nghệ phần cứng RF anten băng rộng, khuếch đại cơng suất, lọc thích ứng Phần cứng RF cho vơ tuyến nhận thức có khả điều chỉnh tới phầ nnaof dải tần rộng lớn Cảm biến phổ cho phép việc đo lường thời gian thực thông tin phổ từ môi trường vô tuyến Đầu cuối RF mạng vô tuyến nhận thức bao gồm thành phần sau: - Bộ lọc RF: lựa chọn băng mong muốn cách lọc thơng dải tín hiệu RF nhận - Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA): LNA khuếch đại tín hiệu mong muốn đồng thời giảm thiểu thành phần tạp âm - Bộ trộng: trộn, tín hiệu nhận trộn bới tần số dao động nội chuyển đổi thành tần số băng gốc (Base band) trung tần (IF) - Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO): tín hiệu tần số định với điện áo cho trước để trộn với tín hiệu tới, Q trình chuyển đổi tín hiệu tới thành tần số băng gốc trung tần - Vòng khóa pha(PLL): PLL đảm bảo tín hiệu khóa tần số định sử dụng để tạo tần số xác - Bộ lọc lựa chọn kênh: Bộ lọc sử dụng để lựa chọn kênh mong muốn loại bỏ kênh lân cận Có hai loại lọc lựa chọn kênh: “máy thu chuyển đổi trực tiếp” sử dụng lọc thông thaaos để lựa chọn kênh” avf máy thu đổi tần” lại sử dụng lọc thông dải Điều khiển độ lợi tự động (AGC): trì độ lợi mức cơng suất đầu khuếch đại không đổi qua dải rộng mức tín hiệu đầu vào Trong kiến trúc này, tín hiệu băng rộng vào đầu cuối RF, lấy mẫu chuyển đổi tương tự/số tốc độ vao thực đo đạc để phát có mặt người dùng sơ cấp Mơ hình thực vơ tuyến nhận thức Vô tuyến định nghĩa phần mềm Trước trình bày kiến trúc hệ thống nhận thức, ta sơ qua hệ thống vô tuyến định nghĩa phần mềm, coi tảng cho việc thực vô tuyến nhận thức tương lai SDR hệ thống truyền thông khơng dây cấu hình lại, tham số truyền dẫn (như băng tần hoạt động, phương thức điều chế, giao thức …) điều khiển cách tự động Chức thực thuật tốn xử lý tín hiệu điều khiển phần mềm SDR chìa khóa để thực thi hệ thống vô tuyến nhận thức Dựa theo hoạt động SDR là: - Một hệ thống đa tần số: SDR hỗ trợ nhiều băng tần khác sử dụng hệ thống vơ tuyến (Ví dụ: GSM900, GSM1800, GSM1900) - Một hệ thống đa chuẩn: SDR hỗ trợ nhiều chuẩn khác ( ví dụ: GSM WCDMA, CDMA2000, WIMAX, WIFI) Các giao thức vô tuyến khác với chuẩn (ví dụ: IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac chuẩn WIFI) hỗ trợ SDR - Một hệ thống hỗ trợ đa kênh: SDR hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ, ví dụ thoại tế bào truy nhập internet không dây băng rộng - Một hệ thống đa kênh: SDR hoạt động truyền/nhận liệu tần lúc Vô tuyến định nghĩa phần mềm sử dụng vi xử lý số khả trình để thực xử lý liệu cần thiết để truyền nhận thông tin tần sở tần số vơ tuyến Hình 1.6 Cấu trúc tổng qt thu phát SDR Hầu hết thành phần cấu trúc SDR (nhưu xử lý tín hiệu, chuyển đổi tương tự/số, xử lý băng tần sở ) tương tự với vô tuyến truyền thống, khác chỗ thành phần SDR điều khiển giao thức lớp cao cấu hình lại module vô tuyến nhận thức Trong SDR đặc tính tần số sóng mang, băng thơng tín hiệu, điều chế truy nhập mạng định nghĩa phần mềm Ngày nay, - 1.6 1.6.1 1.6.2 SDR thực mật mã bảo mật cần thiết; mã hóa sửa lỗi trước (FEC); mã hóa nguồn tiếng nói hình ảnh, liệu phần mềm Mơ hình thực vơ tuyến nhận thức Như đề cập SDR sở để thực hệ thống vô tuyến nhận thức Lý đơn giản: SDR cấp mặt vơ tuyến mềm dẻo, ta lập trình điều khiển thích ứng khối giám sát trung tâm Các công nghệ điện tử đại, bao gồm vi xử lý nhanh, ADC/DAC tốc độ cao, tổng hợp tần số tốc độ cao, công nghệ vi điện tử, … khiến cho SDR thực với chi phí hợp lý kích thước nhỏ gọn Các hệ thodng SDR thực vơ tuyến nhận thức thực tương lai Chương II: Công nghệ vô tuyến nhận thức mạng di động hệ thứ 2.1 Giới thiệu chung công nghệ 5G - 5G (Thế hệ mạng di động thứ hệ thống không dây thứ 5) hệ công nghệ truyền thông di động sau hệ 4G, hoạt động băng tần 28, 38, 60 GHz.Theo nhà phát minh, mạng 5G có tốc độ nhanh khoảng 100 lần so với mạng 4G nay, giúp mở nhiều khả hấp dẫn Lúc đó, xe tự lái đưa định quan trọng tùy theo thời gian hồn cảnh.Tính chat video có hình ảnh mượt mà trôi chảy hơn, làm cho cảm thấy mạng nội bộ.Các quan chức thành phố theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thơng, mức độ ô nhiễm nhu cầu bãi đậu xe, gửi thơng tin đến xe thông minh người dân theo thời gian thực - Mạng 5G xem chìa khóa để vào giới Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT), cảm biến yếu tố quan trọng để trích xuất liệu từ đối tượng từ mơi trường Hàng tỷ cảm biến tích hợp vào thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe thiết bị đeo Tuy nhiên, để cung cấp 5G, nhà mạng cần phải tăng cường hạ tầng sở mạng lưới (gọi trạm gốc) Họ bắt đầu cách khai thác dải phổ trống Sóng tín hiệu với tần số đo MHz nâng cao lên thành GHz hay chí nhanh Tần số giao tiếp điện thoại mức GHz mạng 5G yêu cầu băng tần cao Mạng 5G tung vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh người tiêu dùng 2.2 Bối cảnh đời 5G - Kể từ hệ thống 1G Nordic Mobile Telephone giới thiệu lần vào năm 1981, khoảng 10 năm lại xuất hệ điện thoại di động Các hệ thống 2G bắt đầu tung vào năm 1991, hệ thống 3G xuất lần đầu vào năm 2001 hệ thống 4G hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn "IMT nâng cao" chuẩn hóa vào năm 2012 Sự phát triển hệ thống tiêu chuẩn mạng 2G (GSM) 3G (IMT2000 UMTS) khoảng 10 năm kể từ dự án R & D thức bắt đầu, trình phát triển hệ thống 4G năm 2001 2002.Các công nghệ làm tiền đề cho hệ thường giới thiệu thị trường từ vài năm trước đó, ví dụ hệ thống CdmaOne/IS95 Mỹ vào năm 1995 xem tiền đề cho 3G, hệ thống Mobile WiMAX Hàn Quốc năm 2006 xem tiền đề cho 4G, hệ thống thử nghiệm cho LTE Scandinavia năm 2009 Từ tháng năm 2008, Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp - tổ hợp NASA Research Park - lãnh đạo Geoff Brown - bắt đầu phát triển công nghệ thông tin liên lạc 5G - Các hệ điện thoại di động thường dựa yêu cầu tiêu chuẩn di động khơng-tương-thích-ngược - theo ITU-R, IMT2000 cho 3G IMT-Advanced cho 4G Song song với phát triển hệ điện thoại di động ITU-R, IEEE quan tiêu chuẩn hóa khác phát triển cơng nghệ truyền thông không dây, thường cho tốc độ liệu cao tần số cao hơn, phạm vi truyền ngắn Các tiêu chuẩn gigabit IEEE IEEE 802.11ac, đưa vào thương mại từ năm 2013, gần tiếp nối tiêu chuẩn đa gigabit khác WiGig hay IEEE 802.11ad - Trong báo cáo Ericsson Mobility Report công bố tháng 6/2014, Ericsson dự đoán tới năm 2019, tỷ lệ thuê bao 4G LTE Bắc Mỹ chiếm tới 85% khu vực ứng dụng 5G Nhật Bản Hàn Quốc dự kiến quốc gia sớm triển khai 5G NTT DOCOMO SK Telecom quan tâm đến công nghệ - Seizo Onoe, Phó chủ tịch điều hành kiêm Giám đốc kỹ thuật NTT DOCOMO tin rằng: "5G hứa hẹn mang tới tính quan trọng hỗ trợ ứng dụng, mang lại lợi ích cho người dùng ngành công nghiệp Thành công Ericsson chứng tỏ tiềm thực tế công nghệ truy cập vô tuyến 5G giai đoạn đầu tiên" - Theo Sathya Atreyam, chun gia IDC, chưa có chuẩn thức cho 5G, 5G đạt bước tiến vượt bậc từ tầm nhìn cơng nghệ trở thành yếu tố quan trọng chiến lược phát triển mạng lưới kinh doanh nhà khai thác viễn thông Với tốc độ nhanh hơn, giảm độ trễ hiệu suất hoạt động cao khu vực mật độ cao, 5G mang đến trải nghiệm tiên tiến cho người dùng, đồng thời thúc đẩy phát triển ứng dụng M2M phục vụ người tiêu dùng 2.3 Kiến trúc mạng 5G - - - Kiến trúc 5G sử dụng Cloud – RAN với công nghệ điện tốn đám mây cho phép “tập trung hóa hóa” “ảo hóa” trạm băng gốc sở cách mềm dẻo linh hoạt Nguyên lý tập trung hóa Cloud – RAN dựa mơ hình tập trung trạm gốc vớiquy mô lớn với công nghệ truyền tải tốc độ cao cáp quang sóng cao tần milimet cho phép tuyền tín hiệu tốc độ cao đường dài với chi phí thấp, độ tin cậy cao độ trễ thấp Cloud – RAN cho phép hàng trăm, hàng nghìn RRH từ xa kết nối với BBU tập trung với khoảng cách lên tới vài kilomet Các BBU giao tiếp với với băng thông cực cao lên tới 10 Gbps cao độ trễ thấp cỡ 10 μs Việc tập trung quản lý nguồn tài nguyên băng gốc giúp giảm đáng kể chi phí hoạt động khoảng hai phần ba chi phí mạng lưới chi trả cho thuê địa điểm, lượng, hỗ trợ bảo trì cho trung tâm liệu Các nhà khai thác Hàn Quốc, Nhật Bản Trung Quốc chứng minh giảm từ 30% – 50% chi phí vận hành sử dụng nguyên lý tập trung hóa mạng truy nhập vơ tuyến Ngun lý ảo hóa Cloud – RAN nhằm giảm chi phí đầu tư, vận hành cách áp dụng chức mạng ảo (NFV) với mạng truy nhập vô tuyến Bên cạnh đó, ảo hóa có tính hấp dẫn, tưởng tượng bạn chuyển đổi nhà cung cấp trạm gốc cách nút thay phải thay hệ thống phần cứng chuyên dụng đắt đỏ cồng kềnh! Với đặc tính linh hoạt nhờ cơng nghệ ảo hóa, Cloud – RAN phân phối điều khiển truy nhập tới ô mạng lớp Với ô mạng nhỏ hơn, Cloud – RAN cục thiết lập riêng Kiến trúc ô mạng nhỏ kết hợp với công nghệ D2D cho phép thiết lập mạng lưới di động thiết bị, phương tiện giao thơng tòa nhà cách đầy đủ thơng suốt Ở lớp này, điều khiển truy nhập thực ứng dụng D2D cài đặt thiết bị phương tiện truy nhập mạng thay Cloud–RAN Với kiến trúc mềm dẻo linh hoạt, thiết bị mạng 5G ln ln có xu hướng sử dụng kết nối gần có chất lượng tốt Tính khơng có hệ mạng trước - Kiến trúc mạng 5G có tính ưu việt kế thừa từ mạng cảm biến khơng dây Đó khả chia sẻ lượng thiết bị tham gia vào mạng Trong mạng 5G, thiết bị tham gia vào mạng vô đa dạng, bao gồm thiết bị di động tốc độ cao, thiết bị di chuyển chậm thiết bị cố định, thiết bị có nguồn lượng dồi thiết bị có nguồn lượng hạn chế Mọi thiết bị có khả trở thành điểm truy cập điểm chuyển tiếp tạm thời cho thiết bị quanh đồng ý, tính giới thiệu phần giới thiệu công nghệ D2D Khi đó, thiết bị có nguồn lượng dồi xe hơi, trạm thu phí, điểm dừng xe bus, hay máy tính xách tay… ứng cử viên tiềm cho vai trò làm điểm truy cập tạm thời cho thiết bị xung quanh 2.4 Công nghệ nhận thức vô tuyến 5G Thế kỷ 21 chắn "thế kỷ tốc độ" đạt tiến hóa cao tất nhiều lĩnh vực, đặc biệt giao tiếp: nhiều dịch vụ, phần mềm, thiết bị, khả vv Tuy nhiên, phức tạp lãng phí thời gian cho người, cần tích hợp đạt cách đơn giản Do đó, cơng nghệ bắt đầu mơ tả, cung cấp tất ứng dụng cách sử dụng thiết bị quang phổ kết nối sở hạ tầng truyền thơng có, hệ thơng tin di động thứ 5-5G Cả công nghệ nhận thức vô tuyến hệ thông tin di động thứ (5G) coi công nghệ tương lai: mặt,công nghệ nhận thức vô tuyến cung cấp khả tăng đáng kể hiệu suất quang phổ, người sử dụng máy tính thơng minh cách sử dụng lỗ phổ mà người dùng cung cấp miễn phí; Mặt khác, 5G kết nối khơng dây tồn cầu, với tốc độ liệu cao Quality of Service(QoS) Các cơng nghệ nhận thức vơ tuyến tích hợp cơng nghệ vô tuyến công nghệ mạng để cung cấp hiệu sử dụng phổ tần vô tuyến, nguồn tài nguyên mạng dịch vụ người dùng tiên tiến Ý tưởng đài phát nhận thức mở rộng khái niệm đài phát phần cứng đài phát xác định (SDR) từ thiết bị đơn giản, đơn chức đến đài phát mà cảm giác phản ứng với môi trường hoạt động Một Cognitive Radio kết hợp nhiều nguồn thông tin, xác định thiết lập hoạt động nó, hợp tác với cognitive radios khác mạng không dây Lời hứa đài phát nhận thức cải thiện việc sử dụng nguồn phổ, giảm thời gian kỹ thuật lập kế hoạch, thích nghi với điều kiện hoạt động Một số tính cơng nghệ vô tuyến nhận thức mạng thông tin di động thứ bao gồm: a, Cảm nhận môi trường phổ tần số vô tuyến Điều bao gồm đo tần số sử dụng, chúng sử dụng, ước tính vị trí máy phát thu, xác định điều chế tín hiệu Kết từ việc lắng nghe môi trường sử dụng để xác định cài đặt vô tuyến b, Cơ sở liệu sách cấu hình Các sách xác định cách thức phát giới hạn thể chất hoạt động vô tuyến bao gồm cơng nghệ vơ tuyến truy cập qua mạng Các sách định tần suất sử dụng vị trí Các sở liệu cấu hình mơ tả tính hoạt động đài phát vật lý Các sở liệu thường sử dụng để hạn chế hoạt động đài phát để giới hạn quy định c, Tự cấu hình Cơng nghệ vơ tuyến lắp ráp từ nhiều mơđun d, Cấu hình định hướng nhiệm vụ Cơng nghệ vơ tuyến nhận thức định nghĩa đáp ứng loạt yêu cầu hoạt động Yêu cầu tiêu chuẩn hóa bao gồm hoạt động tòa nhà, công suất đáng kể, vận hành qua khoảng cách dài vận hành di chuyển tốc độ cao Sứ mệnh định hướng cấu hình lựa chọn mô-đun vô tuyến từ thư viện mô-đun kết nối vào đài phát hoạt động e, Thuật tốn thích ứng Trong q trình hoạt động công nghệ vô tuyến nhận thức cảm nhận môi trường nó, tn thủ ràng buộc sách cấu hình để tận dụng tốt yêu cầu người sử dụng f, Hợp tác phân tán Công nghệ nhận thức vô tuyến trao đổi thơng tin mơi trường nó, nhu cầu người sử dụng, hiệu hoạt động tuyến sở thường xuyên Các đài sử dụng thông tin địa phương thông tin ngang hàng họ để xác định cài đặt hoạt động g, Bảo vệ Công nghệ vô tuyến nhận thức tham gia bảo vệ mạng không dây 2.5 Công nghệ 5G hưởng lợi từ nguyên tắc Cognitive Radio Một số công nghệ hỗ trợ siêu băng thơng rộng, truyền thơng sóng Milimet, cơng nghệ Mimo, cơng nghệ full duplex truy cập phổ động nghiên cứu cộng đồng công nghệ học thuật nhằm thúc đẩy triển khai hệ thứ (5G) truyền thông không dây Vấn đề này, có thời gian để suy nghĩ nguyên tắc công nghệ nhận thức vô tuyến tìm hiểu cộng đồng gần thập kỷ qua kết hợp truyền thơng khơng dây 5G Cơng nghệ nhận thức vơ tuyến, giải vấn đề khan phổ tần phương tiện tiếp cận truy cập phổ tần số động, thúc đẩy thực tế lượng đáng kể phổ khơng dây chưa tận dụng loạt tần số vô tuyến khơng gian khơng gian tên miền Ngồi ra, giải pháp không yêu cầu phải mua lại nguồn tài ngun tần số vơ tuyến đắt tiền, giảm tổng vốn chi phí hoạt động cho nhà khai thác mạng không dây Mặc dù tiến kỹ thuật gần lĩnh vực Radio phần mềm (SDR) thu phát băng rộng dẫn đến khả sử dụng phổ tần có sẵn cách động nhiều thách thức cần giải từ quan điểm triển khai Một mặt, có vấn đề kỹ thuật để giải vài sai sót thực tiễm độ khơng đảm bảo tiếng ốn, không chắn kênh/nhiễu, khơng chắn tín hiệu, khơng hoàn hảo phần cứng thu phát vấn đề đồng Mặt khác, có số thách thức quản lý kinh doanh để nhận quyền truy cập phổ động mạng không dây tương lai Trong bối cảnh này, nguyên tắc cơng nghệ nhận diện vơ tuyến nhận thức kết hợp mạng không dây 5G mà không cần nâng cấp đáng kể kiến trúc mạng có Một cách để kết hợp nguyên tắc công nghệ nhận thức vô tuyến vào mạng không dây 5G phép tồn tài chung hai nhiều hai mạng không dây không đồng chiều khác thời gian, tần số, không gian, phân cực không gian địa lý cách sử dụng số giảm thiểu nhiễu tiên tiến tài nguyên động kỹ thuật phân bổ nhận dạng chum, liên kết nhận thức can thiệp, kiểm sốt quyền lực thích ứng, tập hợp nhà cung cấp dịch vụ, phân phối động, băng thông Một cách đầy hứa hẹn khác để hưởng lợi từ nguyên tắc công nghệ nhận thức vô tuyến kết hợp trí thơng minh vào phân đoạn khác mạng không dây tương lai nút chuyển tiếp trạm sở Các trạm sở nhỏ tương lai làm thông minh cách giới thiệu khả nhận thức phổ quát, giúp nâng cao lực hệ thống tổng thể cách giảm tác dộng nhiễu tiếng ồn Hơn nữa, tính ăng-ten thơng minh địa hóa nguồn cách chèn ba chiều thích ứng khơng nâng cao dung lượng hệ thống mà giúp nâng cao hiệu suất lượng mạng không dây tương lai Truy cập chia sẻ rộng rãi cấp phép chia sẻ (LSA) thực theo cách động cách sử dụng kỹ thuật CR gần sau cho phép chia sẻ phổ tần vị trí, thời gian khơng gian Ngồi ra, nguyên tắc CR sử dụng việc kết hợp khả song cơng tồn diện nút không dây Hơn nữa, tế bào nhỏ tự tổ chức (các nút khơng dây), có khả tự cấu hình, tự tối ưu hóa khả tự phục hồi, xem yếu tố quan trọng cho hệ thống không dây thông minh tương lai Chương III: Kết luận Công nghê vô tuyến nhận thức công nghệ mạng phát thích ứng cảm nhận đáp ứng với mơi trường hoạt động tự động điều chỉnh tần số sẵn có tố nhất, điều làm cho đáng tin cậy nơi tín hiệu yếu, có khả cung cấp kết nối mạnh mẽ, tin cậy mà không bị cản trở, can thiệp địa lý Công nghệ vô tuyến nhận thức cung cấp kết nối tương tự với vệ tinh, với hệ thống radio mặt đất Radio nhận tồn quang phổ lúc, thay quét, thời gian thực nhận băng thông rộng diễn Như thấy đo lường thứ diễn quang phổ trì kết nối mạng Cơng nghệ mở khả cung cấp kết nói liền mạch nơi cho phép kinh doanh trực tuyến đáng tin cậy vào thị trường nơi giới, Nó cho phép phương tiện truyền thơng cơng ty khác phát sóng mà không cần vệ tinh đắt tiền ... 1.3 Hoạt động vô tuyến nhận thức Từ định nghĩa ta thấy vơ tuyến nhận thức có hai đặc điểm sau: - Khả nhận thức: Khả mà cơng nghệ vơ tuyến nắm bắt cảm nhận thông tin từ môi trường vô tuyến Khả không... công nghệ vô tuyến nhận thức cung cấp khả sử dụng chia sẻ phổ theo hội Các kỹ thuật truy nhập phổ tần động cho phép vô tuyến nhận thức hoạt động kênh tốt có sẵn Cụ thể hơn, công nghệ vô tuyến nhận. .. mạng vô tuyến nhận thức cảm nhận hố phổ Như nêu trên, môt mạng vô tuyên nhận thức thiết kế để cảm nhận nhạy cảm với thay đổi môi trường vô tuyến xung quang Chức cảm biến phổ cho phép vô tuyến nhận