Giới thiệu về chuẩn hóa trong hệ thống viễn thông không dây

Trần Gia KhánhTrần Hạ Nguyên

Đào Nguyên Dũng

1

Contents Giới thiệu chung về các tổ chức làm chuẩn viễn

thông Giới thiệu chi tiết về hoạt động chuẩn hóa ở hai

tổ chức tiêu biểu Tổ chức thuộc chính phủ: Hoạt động làm chuẩn hướng

tới IMT-A Tổ chức không thuộc chính phủ (dân sự/dân

dụng/thương mại): Hoạt động làm chuẩn tại IEEE

2

Quốc tế hóa quá trình chuẩn hóa

Sự thay đổi của môi trường toàn cầu Toàn cầu hóa nền kinh tế → Thị trường quốc tế hóa

→ Đòi hỏi một chuẩn chung mang tính quốc tế Hiệp định WTO/TBT tránh trở ngại về mặt kỹ thuật với

quá trình mậu dịch quốc tế yêu cầu các quốc gia xâydựng tiêu chuẩn dựa trên tiêu chuẩn quốc tế

Các quốc gia, khu vực xây dựng chiến lược chuẩn hóa Tăng cường sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế hóa Là người làm luật, người cầm còi sẽ nắm thế chủ động

trong cuộc chơi

3

Khái niệm về chuẩn hóa

Nguồn 1(Nhật)

Nguồn 2(Mỹ)

Nguồn M(Pháp)

Đầu thu 1(Việt Nam)

Đầu thu 2(Hàn Quốc)

Đầu thu N(Trung Quốc)

Cung cấp dịch vụ Người sử dụngNhà mạng

Nếu đầu phát và đầu thu được sản xuất độc lập, cần tất cả MxN giao thứcĐầu phát/đầu thu cũng phải cài đặt sẵn M/N giao thức4

Viễn thông không dây

5

Bản đồ địa lý các cơ quan làm chuẩn

6

Phân loại các cơ quan chuẩn hóa

T1 Tổ chứcdân dụng

Diễn đàn

Tổ chứccông

De jurestandard

De factostandard

Forumstandard

Tổ chứcmangtính

chính phủ

Tổ chứcmang

tính phi chính phủ

Quố

ctế

Khu

vực

Quố

cgi

a

7

Nhiệm vụ của việc chuẩn hóa Quy chế về sử dụng

tần số Quy định các dải

băng tần chung củathế giới

Quy chế về phát sóngđảm bảo không nhiễuxạ

Chuẩn hóa giao thứcviễn thông Quy định các giao

diện vô tuyến Quy định tính tương

tác giữa các thiết bị8

Đặc điểm của hai kiểu chuẩn hóaChuẩn hóa bởi cơ quan dândụng (e.g. IEEE)

Chuẩn hóa bởi cơ quanchính phủ (e.g. ITU)

Đối tượng Viễn thông vô tuyến di động, hoặc cố định trên mặt đất

Tất cả các chủng loại viễnthông vô tuyến

Phạm vi Đặc điểm kỹ thuật thiết bị, hệ thống

Đặc điểm kỹ thuật thiết bị, hệ thống và điều kiện chốngnhiễu (ăngten…)

Tốc độhoàn thành

Quá trình cho đến việc raquyết định thường nhanhhơn do chủ yếu được quyếtbởi các doanh nghiệp cácnước phát triển (do chiếm đasố)

Cần có sự đồng thuận củanhiều quốc gia gia nhập, trong đó có cả các nướcđang phát triển

Hiệu lực Không được phép quy địnhvề tần số nên thường có hiệulực mang tính địa phương

Có hiệu lực lớn hơn

9

Mô hình chung một cơ quan chuẩn hóa

Ban điều hành

Hội đồng kỹ thuật

Nhóm làm việc Nhóm làm việc Nhóm làm việc

Ban điều hành: ngân sách, ngoại giao, liên kết, tổ chứcHội đồng kỹ thuật: phê chuẩn các đề cử từ các nhóm làm việcNhóm làm việc: làm chuẩn

10

Mô hình chung một cơ quan chuẩn hóa

Hội đồng kỹ thuật

Nhóm làm việc

Báo cáo

Đòi hỏi củađối tượng sử

dụng

Phê chuẩn

• Data rate• Latency• etc.

Các kỹ thuậtcần thiết và

cấu trúc

• Yêu cầu kỹ thuậtđối với thiết bị, mạng

• Kiến trúc kết nốigiữa các kỹ thuật đó

Báo cáo Phê chuẩn

Quy địnhchi tiết về kỹ

thuật

• Quy định các giaothức truyền tín hiệucụ thể tại các giaodiện

Báo cáo

RANmeeting

WGmeeting

RANmeeting

WGmeeting

RANmeeting

Xong

Trung bình 1.5 tháng/lần

Study itemkhoảng 1.5 năm

Work itemkhoảng 1 năm

Đề cử

Tổ chức khác

Nhậnyêu cầu

Đề cửCông bố

3GPPRAN

Ví dụ

11

Vấn đề bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ Chuẩn hóa thúc đẩy sự chia sẻ của kỹ thuật dẫn đến

hoạt hóa quá trình mở rộng thị trường, nhưng đồngthời phải bảo vệ sở hữu trí tuệ của các chủ thể đóng gópkỹ thuật Các cơ quan chuẩn hóa sử dụng chính sách về Intellectual

Property Rights (IPR Policy) Chủ thể tham gia đóng góp kỹ thuật phải lựa chọn

Lựa chọn 1: đóng góp miễn phí kỹ thuật Lựa chọn 2: đóng góp có phí theo cơ chế FRAND (Fare

Reasonable And Non-Discriminatory) Lựa chọn 3: khác 2 lựa chọn trên → thường bị loại khỏi chuẩn

Chuẩn ra đời sẽ liên quan người bản quyền kỹ thuật. Đối với phía áp dụng chuẩn (nhà sản xuất) sẽ mất thờigian thương lượng bản quyền, tốn phụ phí Ra đời hình thức Patent Pool12

Chuẩn hóa mạngđiện thoại 4G bởi 3GPP

13

International Telecommunication Union Thành lập 1932 Cơ quan chuyên môn trực thuộc Liên Hợp Quốc Thành viên bao gồm 192 quốc gia và khoảng

650 các doanh nghiệp, tổ chức thuộc khu vựcđiện tử, viễn thông

Hoạt động: ITU-T/ITU-D ITU-R: chuẩn hóa

mảng vô tuyến, phân bổ tần số Xúc tiến phát triển

di động thế hệ mớiIMT-Advanced (WRC-07 M.1645)

Cải tiếnMạng access di động mới

Mạng LAN,cố định

mới

Chức năng mớicủa IMT-Advance

Tốc độ truyền [Mbps]

Tính di chuyển

Cao

Thấp

14

Quy trình làm việc của ITU-R(hướng tới IMT-A)

Các tổ chức làm chuẩn

etc.

Đề cử RIT

3GPP RAN#38 #39 #40 #41 #42 #43 #44 #45 #46 #47 #48 #49

WS

LTE-Advanced

Đặc tính kỹ thuật

2009 2010 20112007 2008

ITU-R No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10

Đề ánĐánh giá

Thống nhấtĐặc tính kỹ thuật

WRC-07Thư mờiđể cử giảipháp

LTE-Advanced là giao diện vô tuyến được làm bởi 3GPP, đề cử lên ITU-R thỏa mãncác yêu cầu của IMT-Advanced

Tần số mới đượcphê chuẩn

Work itemStudy item2nd WS

15

Yêu cầu kỹ thuật của IMT-A

LTE LTE-A Điều kiêncủa IMT-A

Tốc độtối đa

Downlink 300 Mbps 1 Gbps1 Gbps

Uplink 75 Mbps 500 MbpsHiệu

quả tầnsố

tối đa

Downlink 15 bps/Hz 30 bps/Hz 15 bps/HzUplink 3.75

bps/Hz15 bps/Hz 6.75 bps/Hz

Tốc độ truyền tối đa

Phổ tần số (spectrum)• Linh hoạt với quy chế tần số của nhiều quốc gia, nhiều khu vực

16

Giải pháp kỹ thuật của LTE-A

Tập hợp băng tần (tối đa 100MHz)

Phát huy thêm chức năng của MIMO• Downlink tối đa 8 luồng / một người sử dụng• Uplink tối đa 4 luồng / người sử dụng• Ứng dụng MIMO-MU để tận dụng phân tập người dùng

Liên kết trạm chủ CoMP• Hợp tác giữa các cell

(Ngoài ra: FFR, Relay, RRH, HetNET etc.)

Tần số

Toàn băng tần100 MHz

Băng tần đơn vị, 20 MHz

Yêu cầu người sửdụng

• 100-MHz

• 40-MHz

• 20-MHz (3.9G)

17

MIMO trong LTE-A (Rel. 10) Downlink

Sử dụng kỹ thuật MIMO ghép kênh không gian Tăng số luồng tối đa lên 8 so với 3.9G Sử dụng SVD-MIMO với số luồng thích ứng với môi trường Đạt hiệu quả tần số 30bps/Hz→3Gbps với băng tần 100MHz

Ứng dụng MIMO-MU Chuyển đổi giữa MIMO và MIMO-MU tùy môi trường

Uplink Sử dụng kỹ thuật MIMO ghép kênh không gian 4 luồng

Kỹ thuậtMIMO-MU

Tối đa 8 luồng

Kỹ thuậtMIMO

Tối đa4 luồng

Kỹ thuậtMIMO

Downlink Uplink18

CoMP trong LTE-A (Rel.10)

Mạng hạ tầng cáp quang

Phối hợp truyền tín hiệu

Mạng hạ tầng

Phối hợp tạo búp/chống nhiễu

Chống nhiễu

Mạng hạ tầng

Phối hợp chọn người sử dụng

Downlink

Mạng hạ tầng cáp quang

Phân tập không gian

Uplink

Hạn chế của máy di động

19

Hoạt động chuẩn hóa của IEEE802

20

4

Tiêu chí phát triển chuẩn của IEEE-SA• Xây dựng quy trình làm chuẩn• Công bố và tuân thủ quy trình làm chuẩn

• Bất kể ai cũng cơ hội tham gia vào quy trình làm chuẩn • Bảo đảm tính minh bạch của thông tin • Hợp tác với các tổ chức liên quan/có ảnh hưởng đến việc xây dựng chuẩn• Tránh xảy ra độc quyền • Cơ hội tham gia không đồng nghĩa với việc có quyền bầu cử

• Đạt được sựđồng thuận của trên 75% số phiếu

• Có đại diện của nhiều nhóm liên quan đến chuẩn: nhà sản xuất, người sử dụng, tư vấn, chính phủ, đại học trong quá trình bỏ phiếu

• Bất cứ ai cũng có quyềnphát ngôn và được nghegiải đáp trong quá trìnhlàm chuẩn

Chu trình làm chuẩn

Viết yêu cầudự án (PAR)

Xây dựngchuẩn nháp trong nhóm làm việc (WG)

Bỏ phiếuĐạt được sựchấp thuận của IEEE-SA

Công bốchuẩn

Ý tưởng

Xác nhận lại, sửa chữa hoặc hủy bỏ chuẩn

Tối đa 4 năm

Tối đa 5 năm

9

IEEE 802.22

RAN “Regional Area Network”

Một số ví dụ về chuẩn trong 802

30 km

54 - 862 MHz

23

IEEE 802

Ủy ban làm chuẩn LAN/MAN theo dự án IEEE 802 (gọi làIEEE 802 hoặc LMSC) Phát triển chuẩn LAN/MAN Chủ yếu cho link layer và physical

layer trong cấu trúc mạng Thành lập từ tháng 2 năm 1980

Ứng dụng

Trình chiếu

Phiên

Giao vận

Mạng

Liên kết dữ liệu

Vật lý

Môi trường truyền

IEEE802

24

IEEE 802 nằm ở đây:Ban làm về chuẩn tạo dựng bởi Computer Society

NesCom RevCom

Vị trí của 802 trong IEEE-SA

25

Những nhóm làm việc quen thuộc802.3 CSMA/CD (Carrier

sense multiple access/collision detect) Ethernet

802.11 WLAN – wireless LANWifi

802.15 WPAN – wireless personal area networkBluetooth, Zigbee, UWB

802.16 BWA – broadband wireless accessWiMAX

802.19 Đồng tồn tại giữa các mạng

802.20 MBWA – mobile broadband wireless accessiBurst

802.21 Handover tính tương thích giữa các mạng của LAN/MAN

802.22 WRAN - wireless regional area networksWhite Space

26

Chu trình làm chuẩn trongIEEE 802 – phần 1

Kêu gọi ý tưởng(CFI)

Study Group lập dự ánviết PARvà 5 tiêu chuẩn

Đủ ý tưởng?

Tạo Working GroupXin ý kiếnchuyên gia

Thẩm tra của NesCom và Standards Board

Chuyên gia chấp thuận và chuyển PAR lên NesCom

Bắt đầu làm việc trong Working Group

Standards Boardchấp thuận

• Có thị trường lớn• Tương thích• Khác biệt• Khả thi về kỹ thuật • Khả thi về kinh tế

27

Nghe các kỹ thuậtđề cử

Viết chuẩn nháp

Hoàn thành chuẩn?

Bỏ phiếu trong Working Group

Sửa lại chuẩn nháp dựa trên ý kiến phản hồi

Nghe ý kiến

Lựa chọn kỹ thuật?

Sau khi đạt 75% ý kiến đồng ý và không có phản hồi tiêu cực, Working Group chuyển chuẩn lên giai đoạn bỏ phiếu công khai

Chu trình làm chuẩn trong IEEE 802 – phần 2

28

Nhóm chuyên gia kiểm tra

Bỏ phiếu công khai

Sửa chuẩn nháp theoý kiến phản hồi

Chuyển lên RevCom

RevCom chấp thuận

Công bố chuẩn

Đạt trên 75%đồng thuận

Standards Boardchấp thuận

Chuẩn bị công bố

Đồng ý?

Chu trình làm chuẩn trong IEEE 802 – phần 3

29

Tóm tắt chu trình phát triểnmột số chuẩn

ThànhLập SG

Thànhlập WG

WG LetterBallot

IEEE-SASponsorBallot

RevComphê chuẩn

Xong

0.5~1 năm

IEEE802

Khoảng 2~6 năm(WG meeting diễn ra 3 tháng/lần)

1.5~4 năm 0.5~1 năm 0.3 năm 0.1 năm

1.5 0.3 0.2 0.1

1.8 1.1 0.1 0.2

3.7 2.0 0.3 0.1

0.4

1.09/2002 10/2009

7/2002 2/2006

10/19999/199711a

16e

11n

2 năm

3.5 năm

7 năm

30

Một số hoạt động (tt) Riêng nhóm 802.19 không quy định các đặc tả

PHY/MAC cho một kĩ thuật vô tuyến cụ thể. Nhóm này quy định các điều kiện để những

mạng vô tuyến khác nhau có thể cùng hoạt độngtrong cùng một dải băng tần hoặc các băng tầngần nhau mà không gây nhiễu cho nhau.

Tiểu nhóm 802.19.1 hiện đang phát triển chuẩncùng tồn tại trong white space.

31

Các vấn đề trong tương lai• Phân bổ tần số

• Tái cấu trúc tần số• Đưa vào các tần số mới (millimeter wave)• Sử dụng lại các tần số đã phân (white

space)• Sử dụng hiệu quả năng lượng

• Smart grid• Tái sử dụng năng lượng• Nạp pin cho thiết bị bằng sóng vô tuyến

32

Tài liệu tham khảo Chuỗi bài về chuẩn hóa IEEE ở tạp chí VNITC

(http://tapchi.vnitc.org)

33

Về các tác giả Trần Gia Khánh: hoạt động và đóng góp chủ yếu

trong các tiêu chuẩn 802.15.4g, 802.11.ac về kĩthuật MIMO, mạng lưới

Trần Hạ Nguyên: hoạt động và đóng góp chủ yếutrong các tiêu chuẩn 802.11, 802.19 về kĩ thuậtwhite space

Đào Nguyên Dũng: hoạt động và đóng góp chủyếu trong các tiêu chuẩn 3GPP (RAN5)

34