GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MẠNG 5G
5G, hay còn gọi là thế hệ mạng di động thứ 5, là bước tiến tiếp theo trong công nghệ truyền thông di động, kế thừa từ các thế hệ trước như 4G, 3G, 2G và 1G Hệ thống 1G được giới thiệu lần đầu bởi Nordic Mobile Telephone vào năm 1981, và từ đó, cứ mỗi 10 năm lại có một thế hệ điện thoại di động mới ra đời Các hệ thống 2G bắt đầu được triển khai từ năm 1991, trong khi 3G lần đầu tiên xuất hiện sau đó.
Hệ thống 4G đã được chuẩn hóa vào năm 2012, sau khoảng thời gian phát triển kéo dài 10 năm cho các mạng 2G (GSM) và 3G (IMT-2000 và UMTS) kể từ khi R&D chính thức bắt đầu Quá trình phát triển 4G bắt đầu từ năm 2001 hoặc 2002, với các công nghệ tiền đề thường được giới thiệu trên thị trường vài năm trước đó.
Mạng 5G hứa hẹn mang lại tốc độ nhanh gấp 100 lần so với 4G, mở ra nhiều khả năng mới như xe tự lái có thể đưa ra quyết định kịp thời dựa trên tình huống Tính năng chat video sẽ trở nên mượt mà hơn, giúp người dùng cảm nhận như đang ở trong cùng một mạng nội bộ Ngoài ra, các cơ quan chức năng có thể theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm và nhu cầu bãi đậu xe, từ đó cung cấp thông tin thời gian thực cho các xe thông minh của người dân.
Mạng 5G được coi là chìa khóa cho sự phát triển của Internet vạn vật (IoT), nơi mà hàng tỷ bộ cảm biến sẽ thu thập dữ liệu từ môi trường và các đối tượng Những bộ cảm biến này sẽ được tích hợp vào thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe hơi và thiết bị đeo Để triển khai mạng 5G, cần phải nâng cấp hạ tầng mạng, bao gồm việc khai thác dải phổ còn trống và nâng cao tần số sóng tín hiệu từ MHz lên GHz Mặc dù tần số giao tiếp của điện thoại hiện tại dưới 3GHz, mạng 5G sẽ yêu cầu băng tần cao hơn để đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp và người tiêu dùng, với sự ra mắt vào năm 2020.
5G không chỉ mang đến kết nối nhanh hơn và dung lượng lớn hơn, mà còn có lợi thế quan trọng về thời gian phản hồi nhanh, hay còn gọi là độ trễ Độ trễ là thời gian mà các thiết bị cần để phản hồi lẫn nhau qua mạng không dây Trong khi mạng 3G có độ trễ khoảng 100 ms và 4G là khoảng 30 ms, thì 5G giảm xuống chỉ còn 1 ms Sự cải tiến này mở ra một thế giới mới cho các ứng dụng kết nối.
Tín hiệu Tương tự Số Số Số Số
Hình 1: Bảng thống kê các thế hệ về thông tin di động
Viettel đã thành công trong việc thử nghiệm cuộc gọi mạng 5G tại Việt Nam vào đầu năm 2020, trở thành nhà cung cấp thứ 6 trên thế giới sản xuất thiết bị này Công ty không chỉ là nhà khai thác viễn thông mà còn có khả năng sản xuất các thiết bị mạng, đứng cạnh các tên tuổi lớn như Ericsson, Nokia, Huawei, Samsung và ZTE.
Công nghệ mạng 5G dự kiến sẽ bùng nổ từ năm 2020, theo báo cáo xu hướng tiếp thị 2020 của công ty Blue C (Mỹ) Bên cạnh các công nghệ như chatbot và blockchain, 5G được cho là sẽ ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều lĩnh vực trong nền kinh tế toàn cầu.
KIẾN TRÚC MẠNG 5G
Mạng truy cập vô tuyến
Mạng truy cập vô tuyến (RAN) bao gồm nhiều phương tiện như tế bào nhỏ, tháp, hệ thống trong nhà và hệ thống chuyên dụng, kết nối người dùng di động và thiết bị không dây với mạng lõi chính.
Các ô nhỏ sẽ đóng vai trò quan trọng trong mạng 5G, đặc biệt ở tần số sóng milimet (mmWave) với phạm vi kết nối ngắn Để đảm bảo kết nối liên tục, các ô nhỏ sẽ được bố trí theo cụm, tùy thuộc vào nhu cầu của người dùng, nhằm bổ sung cho mạng macro và mở rộng vùng phủ sóng.
Tế bào macro 5G sẽ áp dụng công nghệ ăng-ten MIMO (nhiều đầu vào, nhiều đầu ra) với nhiều thành phần hoặc kết nối, cho phép truyền và nhận dữ liệu đồng thời Điều này mang lại lợi ích cho người dùng, khi nhiều người có thể kết nối với mạng mà vẫn duy trì được thông lượng cao.
Ăng-ten MIMO, với số lượng lớn các phần ăng-ten, thường được gọi là MIMO lớn Mặc dù số lượng ăng-ten tăng cao, kích thước vật lý của chúng vẫn tương đương với ăng-ten của trạm gốc 3G và 4G hiện tại.
Hình 3:Mô hình truyền tín hiệu từ người dùng lên trạm phát trong hệ thống massive
Kiến trúc mạng 5G bao gồm một mạng truy cập vô tuyến (RAN) với các thành phần như macrocell, picocell và femtocell chồng chéo lên nhau Kiến trúc này được phân chia thành hai mặt phẳng: điều khiển và dữ liệu Một femtocell có độ bao phủ nhỏ có thể hoàn toàn bị chồng chéo bởi một picocell, trong khi một picocell có độ bao phủ lớn hơn có thể bị chồng chéo bởi một macrocell Mỗi RAN đều kết nối với đám mây, tạo ra sự tích hợp giữa các thành phần mạng và dịch vụ đám mây.
Network) với CC (cognition cycle) là một bổ sung mới cho mạng 5G
Mạng thông tin di động 5G bao gồm các RAN (Mạng truy cập vô tuyến) được mô tả qua hình 4, với đường liền nét và mũi tên thể hiện giao tiếp với trạm gốc, trong khi đường chấm chấm cùng mũi tên biểu thị giao tiếp giữa các nút.
Cấu trúc phân tách điều khiển dữ liệu giúp giảm tải thông điệp điều khiển từ picocell và femtocell sang macrocell, từ đó nâng cao dung lượng kênh cho truyền dữ liệu Trong sơ đồ, đường chấm chấm với mũi tên biểu thị việc trao đổi thông điệp điều khiển, trong khi đường liền nét với mũi tên thể hiện quá trình truyền dữ liệu.
Hình 5: Mô tả giao tiếp trong RAN
Mạng lõi
Mạng lõi là hệ thống quản lý tất cả các kết nối thoại, dữ liệu và internet di động Với sự phát triển của 5G, mạng lõi đang được thiết kế lại nhằm tích hợp tốt hơn các dịch vụ dựa trên internet và đám mây, đồng thời bao gồm các máy chủ phân tán trên toàn mạng để cải thiện thời gian phản hồi và giảm độ trễ.
5G mang đến nhiều tính năng nâng cao như ảo hóa chức năng mạng (NFV) và cắt mạng (network slicing), cho phép quản lý hiệu quả các ứng dụng và dịch vụ khác nhau trong lõi mạng.
Hình 6: Máy chủ đám mây cục bộ trong mạng 5G
Hình trên là minh họa về các máy chủ đám mây cục bộ cung cấp kết nối nhanh hơn cho người dùng và thời gian phản hồi thấp hơn
Cắt mạng (Network Slicing) cho phép phân đoạn mạng một cách thông minh cho các ngành, doanh nghiệp hoặc ứng dụng cụ thể, ví dụ như dịch vụ khẩn cấp có thể hoạt động trên một lát mạng độc lập Ảo hóa chức năng mạng (NFV) cho phép khởi tạo các chức năng mạng theo thời gian thực tại bất kỳ vị trí nào trong nền tảng đám mây của nhà điều hành, giúp các chức năng như tường lửa và mã hóa cơ sở kinh doanh hoạt động trên phần mềm máy ảo thay vì phần cứng chuyên dụng NFV đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ và sự nhanh nhạy, hỗ trợ các ứng dụng kinh doanh mới và là công nghệ thiết yếu cho lõi mạng 5G.
Hình 7: Kiến trúc mạng lõi 5G (Core Network)
2.2.1 AMF (Access and Mobility Management Function)
Chức năng quản lý di động và truy cập lõi 5G (AMF) tiếp nhận toàn bộ thông tin liên quan đến kết nối và phiên từ thiết bị người dùng (UE) qua giao diện N1.
N2 chỉ đảm nhận việc xử lý các nhiệm vụ kết nối và quản lý di động, trong khi tất cả thông báo liên quan đến quản lý phiên được chuyển tiếp qua giao diện tham chiếu N11 tới chức năng quản lý phiên (SMF).
Tóm lại AMF có những chức năng chính như sau:
• Cung cấp đường truyền tin giữa UE và SMF
• Là máy chủ ngầm để định tuyến gói tin
• Quản lí dịch vụ vị trí cho các dịch vụ quy định
• Thông báo sự kiện di động UE
• Thực hiện chức năng quản lý phiên, phân bố địa chỉ IP cho các UE
• Gửi QOS và thông tin tới RAN thông qua AMF
• Chọn và điều khiển UPF để định tuyến lưu lượng SMF gửi tin đến UPF qua giao diện N4
• Chức năng chọn UPF thông qua MEC sẽ lựa chọn UPF nào thích hợp nhất để kết nối với SMF
Trong quá trình thiết lập và sửa đổi phiên, SMF tương tác với PCF thông qua giao diện N7 để thu thập dữ liệu và thông tin cần thiết từ PCF.
SMF đóng vai trò quan trọng như một máy chủ DHCP, cho phép tự động cấp phát địa chỉ IP cùng với các cấu hình liên quan như subnet mask và gateway mặc định, đồng thời quản lý hệ thống địa chỉ IP hiệu quả.
UPF và SMF cùng nhau duy trì bản ghi trạng thái phiên PDU bằng cách sử dụng ID phiên và PDU 24 bit SMF thiết lập các tham số cấu hình trong UPF để kiểm soát lưu lượng và đảm bảo định tuyến chính xác các gói, đồng thời đảm bảo phân phối gói đến mặc dù có thông báo dữ liệu đường xuống.
SMF đảm nhận vai trò kiểm tra sự tuân thủ của UE đối với các đăng ký người dùng và việc tính phí kết nối Để thực hiện nhiệm vụ này, SMF tương tác trực tiếp với CHF.
2.2.3 UPF (The User Plane Function)
UPF kết nối với Gnodeb thông qua giao diện N3, với SMF qua giao diện N4, với DN qua giao diện N6, và với các UPF khác qua giao diện N9 Dưới đây là các chức năng chính của UPF.
UPF đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ tính di động giữa các công nghệ truy cập vô tuyến (RAT) khác nhau, bao gồm cả trong cùng một thế hệ mạng và giữa các thế hệ mạng khác nhau.
• Là điểm phiên PDU bên ngoài kết nồi với DN (mạng dữ liệu)
UPF (User Plane Function) đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến và chuyển tiếp gói tin, hỗ trợ quá trình phân loại lưu lượng thông qua đường lên uplink, nhằm đảm bảo rằng các luồng dữ liệu được định tuyến chính xác đến các trường hợp trong mạng dữ liệu.
• UPF thực hiện kiểm tra gói tin và xử lý QoS, ví dụ như lọc gói, thực thi tốc độ
UL/DL, đánh dấu QoS phản chiếu trong Down link Phân loại các gói tin theo
QoS rồi sau đó chuyển các phiên PDU tới UE
• Báo cáo việc sử dụng lưu lượng
• Đánh dấu gói tin vận chuyển trong đường lên và đường xuống
PCF kết nồi với AMF qua giao diện N15,kết nối với SMF qua giao diện N7,kết nồi với AF qua giao diện N5.PCF có các chức năng sau:
• Hỗ trợ khung chính sách thống nhất để điều chỉnh chế độ mạng
• Cung cấp các chính sách cho CPF để thực thi chúng
• Truy cập thông tin đăng ký có liên quan đến các quyết định chính sách trong
• Là nơi cắt mạng,chuyển vùng ,quản lý di động
AF kết nối với PCF qua giao diện N5:
• Chức năng ứng dụng: hoàn thành vai trò của một máy chủ ứng dụng
• tương tác với khung chính sách để kiểm soát chính sách
• Truy cập chức năng phơi sáng mạng thông qua NEF để tương tác các chức năng mạng có liên quan
2.2.6 NSSF (Network Slice Selection Function)
Kết nồi với AMF qua giao diện N22:
• Xác định AMF nào sẽ được sử dụng để phục vụ cho UE dựa trên cấu hình,danh sách các AMF bằng cách truy vấn NRF
• Chuyển hướng lưu lượng truy cập đến 1 lát mạng, các lát mạng có thể xác định cho các thuê bao khác nhau
• Lựa chọn lat mạng để phục vụ UE
• Xác định NSSAI và nếu cần thì ánh xạ tơi S-NSSAI
AUSF kết nối với AMF qua giao diện N12 và UDM qua giao diện N13:
• Triển khai máy chủ xác thực
• Là nơi lưu trữ chìa khóa xác thực
UDM kết nồi với SMF qua giao diện N10 và AUSF qua giao diện N13.UDM bao gồm UDR và FE
• Ủy quyền truy cập dựa trên dữ liệu đăng ký (ví dụ : hạn chế chuyển vùng)
• Chức năng đánh chặn hợp pháp
• Quản lý SMS:để thực hiện được chức năng này UDM sử dụng dữ liệu đăng ký
(bao gồm dữ liệu xác thực) được lưu trữ trong UDR
NEF hỗ trợ các chức năng độc lập sau:
• Lưu trữ /truy xuất thông tin dưới dạng dữ liệu có cấu trúc bằng giao diện được tiêu chuẩn hóa đến kho lưu trữ UDR
• NEF có thể truy cập UDR nằm trong cùng 1 PLMN
• Cung cấp bảo mật thông tin từ ứng dụng bên ngoài vào mạng
• Xác thực,ủy quyền và hỗ trợ điều chỉnh các chức năng ứng dụng
• Dịch thông tin nội bộ từ bên ngoài:dịch giữa thông tin được trao đổi với AF và thông tin được trao đổi với chức năng mạng bên trong
Các chức năng mạng khác nhau được kết nối với nhau thông qua giao diện SBI:
NRF cung cấp chức năng khám phá cho các dịch vụ NF, nhận yêu cầu khám phá từ NF và cung cấp thông tin chi tiết về các NF đã được phát hiện.
• Duy trì hồ sơ NF của các phiên bản NF có sẵn và các dịch vụ được hỗ trợ
Trong bối cảnh cắt mạng,dựa trên triển khai mạng,nhiều NRF có thể được triển khai ở các cấp độ khác nhau:
• Cấp PLMN (NRF được cấu hình với thông tin cho toàn bộ PLMN)
• Mức chia sẻ lát cắt(NRF được cấu hình với thông tin thuộc về nhóm lát cắt mạng)
• Mức độ cụ thể của lat cắt(NRF được cấu hình với thông tin thuộc về SNSSAI)
Trong bối cảnh chuyển vùng NRF,nhiều NRF có thể được triển khai trong các mạng khác nhau:
• NRF trong PLMN đã truy cập được cấu hình với thông tin cho PLMN đã truy cập
• NRF trong home PLMN (được gọi là hNRF ) được cấu hình với homEPLMN
Chương 3: Giao thức trong mạng 5G
Ngăn xếp giao thức 5G, hay còn gọi là kiến trúc ngăn xếp giao thức vô tuyến NR, tương tự như kiến trúc ngăn xếp giao thức vô tuyến LTE Tương tự như LTE/WCDMA, ngăn xếp giao thức vô tuyến NR bao gồm hai ngăn xếp khác nhau, tùy thuộc vào loại dữ liệu được xử lý Nếu dữ liệu là thông báo báo hiệu, nó sẽ được truyền qua ngăn xếp mặt phẳng C-Plane, trong khi dữ liệu người dùng sẽ đi qua ngăn xếp U-Plane.
Plane Cả U-Plane và C-Plane đều được tạo thành từ một cấu trúc chung là PHY,
MAC, RLC, PDCP nhưng các thành phần nằm trên PHY / MAC / RLC / PDCP khác nhau giữa C-Plane và mặt phẳng U-Plane Trong trường hợp mặt phẳng U-
Lớp SDAP nằm ở đầu ngăn xếp và kết nối với UPF (Chức năng mặt phẳng người dùng) Đối với C-Plane, có hai lớp là RRC và
NAS đang ở đầu ngăn xếp Lớp NAS được kết nối với AMF (Chức năng quản lý truy cập và di động)
Hình 8: Giao thức ngăn sếp trong mạng 5G
GIAO THỨC MẠNG 5G
Lớp 2 5G MAC, RLC, PDCP
Hình 11: Mô tả tổng quan về lớp thứ 2 trong 5G NR
Hình 12: Kiến trúc lớp MAC 5G NR cho MCG (Master Cell Group)
Quy trình truy cập ngẫu nhiên
Ánh xạ giữa các kênh logic và kênh vận chuyển
Ghép nhiều SDU MAC thuộc một kênh logic vào khối vận chuyển (TB)
Ghép kênh của SDU 5G-MAC kết hợp các kênh logic khác nhau vào các khối vận chuyển (TB) để gửi đến lớp vật lý trên các kênh truyền tải.
Kênh của SDU 5G-MAC được tách ra từ một hoặc nhiều kênh logic khác nhau, nhận dữ liệu từ các khối vận chuyển (TB) được truyền tải từ lớp vật lý qua các kênh truyền tải.
Lập kế hoạch báo cáo thông tin
Sửa lỗi thông qua HARQ
Xử lý ưu tiên giữa các kênh logic của một UE bằng cách ưu tiên kênh logic
Xử lý ưu tiên giữa các UE bằng phương pháp lập lịch động
Lựa chọn định dạng vận chuyển
MAC cung cấp nhiều loại dịch vụ chuyển dữ liệu khác nhau, với mỗi kênh logic được xác định dựa trên loại thông tin được truyền Các kênh logic này được chia thành hai nhóm chính: kênh điều khiển và kênh lưu lượng.
Các kênh điều khiển chỉ được sử dụng để chuyển thông tin mặt phằng điều khiển
Kênh điều khiển phát sóng (BCCH): kênh đường xuống để truyền thông tin điều khiển hệ thống
Kênh điều khiển phân trang (PCCH) là kênh đường xuống dùng để truyền tải thông tin phân trang, thông báo về sự thay đổi trong hệ thống và hướng dẫn phát sóng PWS hiện tại.
Kênh điều khiển chung (CCCH): kênh để truyền thông tin điều khiển giữa các
UE và mạng Kênh này được sử dụng cho các UE không có kết nối RRC với mạng
Kênh điều khiển chuyên dụng (DCCH) là kênh hai chiều point-to-point, cho phép truyền thông tin điều khiển giữa thiết bị người dùng (UE) và mạng Kênh này được sử dụng bởi các UE có kết nối RRC, đảm bảo quá trình truyền tải thông tin diễn ra hiệu quả.
Các kênh lưu lượng chỉ được sử dụng để chuyển thông tin máy bay người dùng
Kênh lưu lượng dành riêng (DTCH) là một kênh point-to-point được chỉ định riêng cho một người dùng (UE) nhằm truyền tải thông tin DTCH có thể hoạt động trên cả đường lên và đường xuống.
➢ Ánh xạ tới các kênh vận chuyển
Trong Downlink, tồn tại các kết nối sau giữa các kênh logic và kênh truyền tải:
BCCH có thể ánh xạ tới BCH
BCCH có thể ánh xạ tới DL-SCH
PCCH có thể được ánh xạ tới PCH
CCCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
DCCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
DTCH có thể được ánh xạ tới DL-SCH
Trong Uplink, tồn tại các kết nối sau giữa các kênh logic và kênh truyền tải:
CCCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
DCCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
DTCH có thể được ánh xạ tới UL-SCH
Chức năng của HARQ đảm bảo phân phối hiệu quả giữa các thực thể ngang hàng ở lớp vật lý Một quy trình HARQ duy nhất chỉ hỗ trợ một TB khi lớp vật lý không được cấu hình cho ghép kênh không gian Ngược lại, khi lớp vật lý được cấu hình cho ghép kênh không gian, một quy trình HARQ có thể hỗ trợ một hoặc nhiều TB.
RLC, viết tắt của Radio Link Control, là một lớp trong giao thức vô tuyến 5G NR Lớp này nằm ở vị trí trên lớp MAC và bên dưới lớp PDCP cho mặt phẳng người dùng, hoặc lớp RRC cho mặt phẳng điều khiển.
Chế độ trong suốt (TM)
Chế độ chưa xác nhận (UM)
Chế độ công nhận (AM)
Các dịch vụ và chức năng chính của lớp phụ RLC phụ thuộc và chế độ truyền và bao gồm:
Đánh số thứ tự độc lập với PDCP (UM và AM)
Sửa lỗi thông qua ARQ ( chỉ AM)
Phân đoạn (AM và UM) và phân đoạn lại (chỉ AM) của RLC SDU
Lắp ráp lại SDU (AM và UM)
Loại bỏ SDU RLC (AM và UM)
Phát hiện lỗi giao thức (chỉ AM)
ARQ truyền lại các phân đoạn RLC SDU hoặc RLC SDU dựa trên các báo cáo trạng thái RLC
Bỏ phiếu cho báo cáo trạng thái RLC được sử dụng khi RLC cần
Bộ thu RLC cũng có thể kích hoạt báo cáo trạng thái RLC sau khi phát hiện đoạn
RLC SDU hoặc RLC SDU bị thiếu
SVTH: Đào Anh Hào 20 và SDAP (đối với mặt phẳng người dùng) hoặc lớp RRC (đối với mặt phẳng điều khiển) trong Radio Protocol Stack 5G-NR Lớp PDCP đảm nhiệm vai trò quan trọng trong bảo mật, bao gồm mã hóa và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu.
Lớp PDCP cung cấp dịch vụ cho lớp trên ( RRC hoặc SDAP) là:
Chuyển dữ liệu máy bay người dùng
Chuyển dữ liệu máy bay điều khiển
Lớp PDCP mong đợi các dịch vụ từ lớp dưới RLC là
Dịch vụ chuyển dữ liệu được công nhận, bao gồm cả việc cung cấp PDU PDCP thành công
Dịch vụ chuyển dữ liệu chưa được xác nhận
➢Chức năng thực hiện bởi lớp PDCP:
Truyền dữ liệu (mặt phẳng người dùng hoặc mặt phẳng điều khiển)
Nén và giải nén tiêu đề bằng giao thức ROHC
Mật mã và giải mật mã
Bảo vệ toàn vẹn và xác minh tính toàn vẹn
Loại bỏ SDU dựa trên bộ định thời
Cho người mang chia, định tuyến
Sắp xếp lại và phân phối theo thứ tự
Hình 13: Ảnh cấu trúc thực thể PDCP
Thực thể PDCP thực hiện các chức năng của lớp phụ PDCP như đánh số thứ tự, nén và giải nén tiêu đề, mã hóa và giải mã Nó có thể được cấu hình cho cả hai hướng truyền và nhận trong hệ thống vô tuyến hai chiều hoặc chỉ cho một trong hai hướng trong trường hợp vô tuyến đơn hướng.
PDCP-SAP là gì ? SAP là viết tắt của Service Access Point Ở đây PDCP SAP là giao diện giữa SDAP và PDCP
C-SAP là viết tắt của Control Service Access Point ( điểm truy cập dịch vụ điều khiển) là kết nối logic (giao diện) giữa PDCP và RRC
RLC AM-SAP là viết tắt của RLC Acrecledged Mode SAP, là kết nối logic (giao diện) giữa RLC và PDCP
RLC AM-SAP là viết tắt của RLC Acrecledged Mode SAP, là kết nối logic(giao diện) giữa RLC và PDCP
PDCP SDU/PDU refers to Service Data Unit (SDU) and Packet Data Unit (PDU), which are essential components in data transmission The SDU represents the service data unit, while the PDU signifies the packet data unit, playing a crucial role in the input of the sublayer.
PDCP được gọi là PDCP SDU và đầu ra của lớp con PDCP được gọi là PDCP
RLC SDU và RLC PDU là các thuật ngữ quan trọng trong lớp con RLC Đầu vào của lớp con RLC được gọi là RLC SDU, trong khi đầu ra của nó được gọi là RLC PDU hoặc MAC SDU.
Hình 14: Mô tả sơ đồ chức năng cho lớp PDCP
PDCP SDU sẽ được lưu trữ trong bộ đệm truyền trước khi vào lớp con PDCP, sau đó trải qua chức năng đánh số thứ tự Điều này có nghĩa là PDCP sẽ thêm số thứ tự cho mỗi PDU SDU nhận được, và sau đó tiếp tục sử dụng các chức năng của PDCP tiếp theo.
Khi thêm số thứ tự vào dữ liệu, cần đảm bảo rằng số thứ tự luôn nằm ở đầu thu Số thứ tự giúp xác định liệu dữ liệu có được sắp xếp theo thứ tự hay không, có tồn tại dữ liệu trùng lặp hay không, và cách kết hợp nhiều khối dữ liệu thành một khối dữ liệu lớn ban đầu.
Sau khi hoàn thành quy trình đánh số thứ tự, dữ liệu sẽ trải qua quy trình nén tiêu đề, tuy nhiên, quy trình này chỉ áp dụng cho dữ liệu mặt phẳng người dùng Điều này có nghĩa là dữ liệu mặt phẳng điều khiển thông báo báo hiệu sẽ không bị nén tiêu đề Chúng tôi có khả năng vô hiệu hóa thủ tục nén hoặc giải nén tiêu đề nếu quy trình này không được thực hiện tại thiết bị người dùng (UE).
Sau khi nén tiêu đề, có hai đường dẫn là đi qua tính toàn vẹn / mã hóa hoặc là trực tiếp đến thêm tiêu đề PDCP
RRC
Chức năng chính của lớp con RRC bao gồm:
Phát thông tin hệ thống liên quan đến AS và NAS
Thiết lập, bảo trì và phát hành kết nối RRC giữa UE và NG-RAN bao gồm
Bổ sung, sửa đổi và giải phóng tập hợp sóng mang
Bổ sung, sửa đổi và giải phóng kết nối kép trong NR hoặc giữa E-UTRA và NR
Chức năng bảo mật bao gồm quản lý khóa
Thiết lập, cấu hình, bảo trì và phát hành bộ phát tín hiệu vô tuyến (SRB) và bộ truyền phát dữ liệu (DRBs)
Chức năng di động bao gồm:
Bàn giao và chuyển ngữ cảnh
Lựa chọn tế bào UE và tái định hình và kiểm soát lựa chọn và tái tạo tế bào
Tính cơ động giữa các RAT
Chức năng quản lý QoS
Báo cáo đo lường UE và kiểm soát báo cáo
Phát hiện và phục hồi lỗi từ lỗi liên kết vô tuyến
Truyền tin nhắn trực tiếp NAS đến NAS từ UE
Truyền tin nhắn trực tiếp NAS từ NAS đến UE
SVTH: Đào Anh Hào 24 mạng 5G
Phổ băng tầng 5G bao gồm các tần số vô tuyến trong phạm vi 6 GHz và các tần số sóng milimet từ 24.25 GHz trở lên, dùng để truyền dữ liệu từ thiết bị người dùng (UE) đến các trạm gốc di động Mạng LTE sẽ chia sẻ không gian lưu lượng với 5G, sử dụng các tần số trong phạm vi 6 GHz phụ Các dải tần số thấp hơn sẽ phục vụ cho những khu vực đông dân cư, cho phép dữ liệu di chuyển xa hơn dù tốc độ chậm hơn 5G sẽ hoạt động trên ba dải phổ khác nhau, ảnh hưởng đến trải nghiệm sử dụng hàng ngày của người tiêu dùng.
Phổ dải thấp, với tần số 1GHz của Sub-bit, chủ yếu được sử dụng bởi các nhà mạng Mỹ cho 3G và LTE, mang lại vùng phủ sóng rộng và khả năng thâm nhập tòa nhà tốt Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu tối đa chỉ đạt 100Mbps, dẫn đến việc phổ này nhanh chóng cạn kiệt và đang được chuyển giao chủ yếu cho 5G trong những năm tới, trong khi các hoạt động 3G vẫn tiếp tục diễn ra.
Tại Mỹ, T-Mobile là nhà mạng dẫn đầu trong lĩnh vực phổ tần thấp, đã mua một khối lớn khoảng 600 MHz trong các cuộc đấu giá của FCC.
Vào năm 2017, T-Mobile đã triển khai mạng 5G trên toàn quốc, thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư và người tiêu dùng Họ đang theo dõi sát sao cách thức mà T-Mobile quản lý việc triển khai công nghệ 5G này.
Phổ tần số từ 1GHz đến 6GHz mang lại tốc độ truyền tải nhanh hơn và độ trễ thấp hơn so với phổ băng tần thấp Mặc dù băng tần thấp có khả năng thâm nhập tốt hơn vào các tòa nhà, nhưng tốc độ tối đa của nó chỉ đạt khoảng 1GHz.
Sprint sở hữu phần lớn phổ tần giữa không sử dụng ở Hoa Kỳ và sử dụng Massive
Công nghệ MIMO (Multiple Input Multiple Output) được sử dụng để cải thiện khả năng thâm nhập và phủ sóng trong các khu vực Bằng cách kết hợp nhiều ăng-ten vào một thiết bị tại tháp di động, MIMO tạo ra nhiều chùm sóng, cho phép phục vụ đồng thời nhiều người dùng khác nhau.
Phổ dải cao, hay còn gọi là mmWave, là công nghệ chính mà mọi người thường liên tưởng đến khi nói về 5G Công nghệ này cho phép tăng tốc độ truyền dữ liệu trong phạm vi hàng chục gigabit mỗi giây, mang lại trải nghiệm kết nối nhanh chóng và mượt mà hơn.
Gbps với độ trễ cực thấp mang lại hiệu suất cao, nhưng vùng phủ sóng băng tần cao lại bị hạn chế và khả năng thâm nhập vào tòa nhà kém Để đảm bảo các thiết bị di động mmWave hoạt động hiệu quả, cả tế bào và thiết bị di động cần áp dụng công nghệ ăng-ten mới, cho phép điều khiển linh hoạt và hình thành chùm sóng vô tuyến kết nối với tháp di động.
Châu Âu đã xác định 3 băng tần tiên phong cho 5G đó là: băng tần 700 MHz, 3,6
GHz và 26 GHz Đối với băng tần 700 MHz (băng tần thấp), European 5G
Observatory xác định phù hợp cho các quốc gia như Đức, Pháp, Phần Lan, Ý,
Băng tần 3,6 GHz (băng tần trung) đã được ấn định tại nhiều quốc gia châu Âu, bao gồm Thụy Điển, Đan Mạch, Áo, Cộng hòa Séc, Phần Lan, Đức, Hungary, Ireland, Ý, Latvia và Tây Ban Nha.
Băng tần 26 GHz, hay còn gọi là băng tần sóng milimet (mmWave), hiện chỉ được Ý xác định cho 5G trong số các quốc gia EU Tuy nhiên, nhiều quốc gia khác đang chuẩn bị đấu giá băng tần này vào cuối năm nay hoặc năm sau Theo báo cáo, băng tần sóng milimet cung cấp dung lượng cực lớn với tốc độ và dung lượng dữ liệu cao, mặc dù vùng phủ sóng hạn chế, nhưng vấn đề này có thể được cải thiện nhờ vào việc sử dụng hệ thống nhiều anten.
Liên minh viễn thông quốc tế ITU đã xác định các thông số kỹ thuật cho mạng 5G, yêu cầu tổng công suất download của một cell 5G đơn phải đạt tối thiểu 20Gbps và tải lên ít nhất 10Gbps.
Người dùng băng thông rộng không dây cố định có khả năng đạt gần tốc độ tối đa 5G nếu được kết nối qua point-to-point riêng biệt Tuy nhiên, thực tế cho thấy dung lượng 20Gbps sẽ được chia sẻ giữa các người dùng trong khu vực phủ sóng của trạm phát sóng đó.
Trạm phát sóng 5G cần hỗ trợ tối thiểu một triệu thiết bị kết nối trên mỗi kilomet vuông, chủ yếu là các thiết bị IoT thay vì chỉ thiết bị cá nhân Ngoài ra, các trạm này còn có khả năng cung cấp truy cập mạng cho mọi phương tiện di chuyển, từ tốc độ 0 km/h đến 500 km/h.
Mặc dù công suất tối đa của mỗi cell 5G đạt tới 20Gbps, nhưng theo bản đặc điểm kỹ thuật, tốc độ tải xuống của mỗi người dùng được giới hạn ở mức 100Mbps và tốc độ tải lên là 50Mbps.
Mạng 5G mang đến tốc độ ổn định tương tự như LTE-Advanced, nhưng với 5G, bạn có thể đạt được tốc độ này một cách liên tục, không chỉ vào những ngày đẹp trời như trước.
