Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quy hoạch lại băng tần 800 850 900mhz cho hệ thống thông tin di động imt tại việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.73 MB, 64 trang )
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------
Đỗ Trung Giáp
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH LẠI BĂNG TẦN 800/850/900MHz
CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT TẠI VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
Hà Nội, năm 2022
e
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
---------------------------------------
Đỗ Trung Giáp
NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH LẠI BĂNG TẦN 800/850/900MHz
CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG IMT TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
Mã số: 8.52.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
(Theo định hướng ứng dụng)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VŨ VĂN SAN
Hà Nội, năm 2022
e
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn
Đỗ Trung Giáp
e
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo đã tạo điều kiện cho tôi một môi
trường học tập tốt, đồng thời truyền đạt cho tôi một vốn kiến thức quý báu, một
tư liệu khoa học để phục vụ cho q trình học tập và cơng tác của tôi.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp Cao học Kỹ thuật viễn thơng
M20CQTE01-B khóa 2020-2022 đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập vừa
qua.
Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Vũ Văn San đã tận
tình chỉ bảo tơi trong suốt q trình học tập và nghiên cứu, giúp tôi nhận thức
đúng đắn về kiến thức khoa học, tác phong học tập và làm việc, tạo điều kiện
thuận lợi để tơi hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động
viên giúp đỡ tơi trong q trình hoàn thiện luận văn.
Hà Nội, ngày
tháng năm 2021
Đỗ Trung Giáp
e
i
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ v
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THÔNG TIN DI
ĐỘNG TRÊN BĂNG TẦN 800/850/900MHz TẠI VIỆT NAM ......................... 4
1.1. Các hệ thống thông tin di động (GSM/3G/4G/5G): ............................... 4
1.2. Hiện trạng khai thác dịch vụ thông tin di động tại Việt Nam: ............. 17
1.3. Kết luận chương 1: ............................................................................... 20
CHƯƠNG 2. TÌNH HÌNH QUY HOẠCH BĂNG TẦN 800/850/900MHz
TRÊN THẾ GIỚI ................................................................................................. 22
2.1. Quy hoạch băng tần 800/850/900MHz khu vực Châu Âu: .................. 22
2.2. Quy hoạch băng 800/850/900MHz khu vực Châu Á: .......................... 27
2.3. Quy hoạch và hiện trạng băng 800/850/900MHz khu vực châu Mỹ ... 31
2.4. Nghiên cứu khả năng đáp ứng công nghệ của băng 800/850/900MHz
............................................................................................................................. 32
2.5. Kết luận chương 2: ............................................................................... 34
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT QUY HOẠCH LẠI
BĂNG TẦN 800/850/900MHz CHO IMT TẠI VIỆT NAM ............................. 37
3.1. Mục đích yêu cầu.................................................................................. 37
3.2. Đề xuất phương án quy hoạch lại băng tần 800/850/900MHz tại Việt
Nam. ..................................................................................................................... 39
3.3. Đề xuất công nghệ thông tin vô tuyến triển khai trên băng
800/850/900MHz ................................................................................................. 40
3.4. Phân tích đánh giá ưu nhược điểm, tính khả thi của phương án. ......... 45
3.5. Kết luận chương 3. ............................................................................... 48
e
ii
KẾT LUẬN ................................................................................................. 49
Các kết quả đạt được của luận văn. ..................................................... 49
Nhận xét, đề xuất, khuyến nghị. .......................................................... 49
Hướng nghiên cứu tiếp theo. ............................................................... 50
e
iii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Những chiếc điện thoại sử dụng công nghệ 2G ................................ 5
Hình 1.2 Phân hệ chuyển mạch SS ..................................................................... 7
Hình 1.3 Điện thoại thông minh .......................................................................... 9
Hình 1.4 HTC Evo 4G đầu tiên......................................................................... 13
Hình 1.5 Một kiến trúc hệ thống truy cập vô tuyến 5GError! Bookmark not
defined.
Hình 1.6 Speedtest 5G được thử nghiệm tại Việt Nam .................................. 16
Hình 1.7 Phân bổ băng tần giữa các nhà mạng tại Việt Nam. ....................... 17
Hình 1.8 So sánh tốc độ mạng các thế hệ 3G, 4G, 5G .................................... 20
Hình 2.1 Quy hoạch CEPT áp dụng cho 27 nước Châu Âu, thị trường 500
triệu dân. ...................................................................................................................... 22
Hình 2.2 Quy hoạch băng 700/800/900 MHz áp dụng cho các nước Châu Âu
....................................................................................................................................... 22
Hình 2.3 Quy hoạch băng 850/900MHz tại Lào .............................................. 29
Hình 2.4 Hiện trạng băng 850MHz tại Việt Nam ........................................... 30
Hình 2.5 Quy hoạch đoạn trên băng tần 700MHz .......................................... 31
Hình 2.6 Phân bổ băng tần số 800 MHz........................................................... 34
Hình 2.7 Hài hịa băng tần 900MHz cho hệ thống thơng tin di động. ........... 35
Hình 2.8 Hiện trạng sử dụng băng tần các nước chung biên giới với Việt Nam
....................................................................................................................................... 36
Hình 3.1 Sự phát triển công nghệ từ LTE đến LTE-A ................................... 43
e
iv
e
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.2 Quy hoạch băng 800MHz của một số nước trong khu vực .................. 28
Bảng 2.3 Quy hoạch GSM850 và UMTS850 khu vực Châu Mỹ ........................ 31
Bảng 3.1 Phương án 1 giữ nguyên hiện trạng băng tần 800/850/900MHz ........ 39
Bảng 3.2 Băng tần N20 trên băng 800/850MHz theo 3GPP ............................... 39
Bảng 3.3 Phương án 2.1 quy hoạch cho băng N20 .............................................. 40
Bảng 3.4 Phương án 2.2 quy hoạch lại cho băng 900MHz ................................. 40
e
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu
3GPP
Tiếng Anh
The 3rd Generation Partnership
Tiếng Việt
Dự án đối tác thế hệ thứ 3
Project
APT
Asian Pacific Telecommunity
Ủy ban viễn thơng Châu Á
Thái Bình Dương
AWG
APT Wireless Group
Nhóm vơ tuyến APT
CoMP
Coordinated Multi Point
Kỹ thuật kết nối đa điểm
CCITT
International Telegraph &
Uỷ ban tư vấn quốc tế về điện
Telephone Consultative Committee
thoại và điện báo
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
CEPT
European Conference of Postal and Ủy ban viễn thông bưu chính
Châu Âu
Telecommunications
Administrations
DVB-T
ECC
FDD
Digital Video Broadcasting –
Truyền hình quảng bá số mặt
Terrestrial
đất
Electronic Communications
Ủy ban Truyền thông Điện tử
Committee
Frequency Division Duplex
Truy nhập phân chia theo tần
số
GSM
Thơng tin di động tồn cầu
Global System for
Mobile Communication
GMSC
Gateway Mobile Services Switching Cổng trung tâm chuyển mạch
Center
High Speed Downlink Packet
Truy cập gói đường xuống tốc
Access
độ cao
IEEE
Worldwide Interoperability for
Kết nối Internet băng rộng
802.16m
Microwave Access
khoảng cách lớn
HSDPA
e
vii
ITU
International Telecommunication
Liên minh viễn thông quốc tế
Union
IMT
IoT
International Mobile
Hệ thống thông tin di động
Telecommunications
băng rộng
Internet of Thing
Mạng lưới vạn vật kết nối
Internet
LTE-
Long Term Evolution-Advanced
Công nghệ viễn thông tiên tiến
MIMO
Multi Input, Multi Output
Đa đầu vào, đa đầu ra
MSC
Mobile Services Switching Center
Trung tâm chuyển mạch dịch
Advanced
vụ di động
NB-IoT
Narrowband Internet of Thing
Vạn vật kết nối băng hẹp
OFDMA
Orthogonal Frequency Division
Đa truy nhập phân chia theo
Multiple Access
tần số trực giao
RATs
Radio Access Technologies
Công nghệ truy cập vô tuyến
TDMA
Time Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
UMTS
TDD
Universal Mobile
Hệ thống thơng tin di động
Telecommunication System
tồn cầu
Time Division Duplex
ruy nhập phân chia theo
thời gian
UE
User Equipment
Thiết bị sử dụng
VoIP
Voice over Internet Protocol
Giao thức thoại qua Internet
VoLTE
Voice over LTE
Thoại qua mạng LTE
WiMAX
Worldwide Interoperability for
Chuẩn kết nối Internet băng
Microwave Access
thông rộng
e
viii
WRC
World Radiocommunications
Hội nghị vô tuyến truyền
Conference
thông thế giới
e
1
MỞ ĐẦU
Thơng tin vơ tuyến đóng vai trò ngày càng quan trọng đối với sự phát triển của
đất nước trong giai đoạn phát triển kinh tế số. Đặc biệt, đối với tiến trình xây dựng,
phát triển nền kinh tế số, xã hội số và cách mạng công nghiệp lần thứ 4, hạ tầng viễn
thơng nói chung và thơng tin vơ tuyến điện nói riêng chuyển từ vai trị cung cấp dịch
vụ sang vai trò làm hạ tầng số cho nền kinh tế số.
Văn kiện Đại hội 13 của Đảng đã nêu rõ: xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng
đồng bộ, hiện đại cả về kinh tế và xã hội; chú trọng phát triển hạ tầng thông tin, viễn
thông, tạo nền tảng chuyển đổi số quốc gia, từng bước phát triển kinh tế số, xã hội
số; quản lý chặt chẽ, sử dụng hợp lý, hiệu quả tài nguyên; hoàn thiện toàn diện, đồng
bộ thể chế phát triển nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, tạo môi
trường thuận lợi để huy động, phân bổ và sử dụng có hiệu quả các nguồn lực, tạo
động lực để phát triển kinh tế nhanh và bền vững.
Tại Việt Nam, băng tần 800/850MHz được quy định trong dải tần số 788869MHz, dải tần này rất ít đơn vị sử dụng (chỉ các hệ thống trunking phục vụ nhiệm
vụ an ninh, quốc phòng) và hiện nay chưa phân bổ cho dịch vụ thông tin di động
IMT; băng tần 900MHz được quy định trong dải 880-960MHz hiện nay đang phân
bổ cho các doanh nghiệp khai thác dịch vụ thông tin di động (chủ yếu là dịch vụ
GSM). Với tốc độ phát triển về công nghệ di dộng và nhu cầu sử dụng công nghệ
GSM ngày càng giảm, lộ trình tắt sóng GSM có thể sẽ được tiến hành sớm hơn (dự
kiến năm 2023 tắt sóng GSM – theo Bộ Thơng tin Truyền thơng) để triển khai hệ
thống di động tiên tiến hơn (4G/5G). Băng tần 700MHz hiện nay đang được coi là
băng tần “vàng” do đặc tính truyền sóng ít bị suy hao của nó; trước đây băng 470806MHz được cấp phép cho các kênh truyền hình tương tự (tương ứng từ kênh 21
đến kênh 62); tuy nhiên sau khi Đề án số hóa Truyền hình mặt đất của Bộ Thơng tin
Truyền thơng hoàn tất vào năm 2020 [1] băng tần “vàng” đã “sạch” và dự kiến phân
bổ cho các đơn vị kinh doanh thơng tin di dộng băng rộng (4G) theo hình thức đấu
giá băng tần. Với đặc tính suy hao truyền sóng thấp, băng tần 800/850/900MHz cũng
được đánh giá là có thể khai thác rất tốt dịch vụ thông tin vô tuyến băng rộng
(4G/5G).
e
2
Hiện tại, việc sử dụng băng tần 900MHz tại Việt Nam tương đối manh mún và
mỗi doanh nghiệp chỉ có một băng tần nhỏ 8.2MHz/8.4MHz, băng tần quá nhỏ không
phù hợp cho việc triển khai công nghệ vô tuyến băng rộng LTE do cơng nghệ LTE
có 6 option block: 1.4MHz; 3MHz; 5MHz; 10MHz; 15MHz; 20MHz, băng tần
800/850MHz hiện nay vẫn trống, chỉ có một vài hệ thống chuyên dùng đang triển
khai.
Căn cứ theo hiện trạng phát triển và nhu cầu sử dụng băng tần của các doanh
nghiệp khai thác hệ thống thông tin di dộng IMT tại Việt Nam vẫn đang cần thêm
băng tần để thử nghiệm công nghệ mới (4G/5G) và phát triển thương mại hóa dịch
vụ trên đó.
Do đó, để sử dụng hiệu quả băng tần, tránh lãng phí băng tần quý, tận dụng
thêm các nguồn lực xã hội và có thể mang lại lợi ích kinh tế cao hơn thì việc nghiên
cứu quy hoạch lại băng tần 800/850/900MHz cho hệ thống thông tin di động băng
rộng tại Việt Nam rất có khả năng và hồn tồn cần thiết.
Nội dung luận văn được trình bày trong 04 chương như sau:
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THƠNG TIN DI ĐỘNG
TRÊN BĂNG TẦN 800/850/900MHZ TẠI VIỆT NAM
+ Các hệ thống thông tin di dộng (GSM/3G/4G/5G).
+ Hiện trạng khai thác dịch vụ thông tin di dộng tại Việt Nam.
+ Kết luận chương 1
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH QUY HOẠCH BĂNG TẦN 800/850/900MHz
TRÊN THẾ GIỚI
+ Quy hoạch khu vực Châu Á cho băng tần 800/850/900MHz.
+ Quy hoạch khu vực Châu Âu cho băng tần 800/850/900MHz.
+ Quy hoạch băng tần 800/850/900MHz của Hoa Kỳ.
+ Kết luận chương 2.
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT QUY HOẠCH LẠI
BĂNG TẦN 800/850/900MHz CHO IMT TẠI VIỆT NAM
e
3
+ Đề xuất phương án quy hoạch lại băng tần 800/850/900MHz tại Việt Nam.
+ Phân tích đánh giá ưu nhược điểm, tính khả thi của phương án.
+ Kết luận chương 3.
KẾT LUẬN
+ Các kết quả đạt được của luận văn
+ Nhận xét, đề xuất, khuyến nghị
+ Hướng nghiên cứu tiếp theo
e
4
CHƯƠNG 1. TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI DỊCH VỤ THƠNG TIN DI
ĐỘNG TRÊN BĂNG TẦN 800/850/900MHz TẠI VIỆT NAM
1.1. Các hệ thống thông tin di động (GSM/3G/4G/5G):
1.1.1. Mạng thông tin di động GSM (2G):
Đây chính là thế hệ mạng di động thứ 2 với tên gọi đầy đủ là: “hệ thống
thông tin di động tồn cầu“. Mạng 2G có tên tiếng anh là Global System for
Mobile Communications hay còn gọi là GSM. Mạng 2G có khả năng phủ sóng
rộng khắp, làm cho những chiếc điện thoại có thể được sử dụng ở nhiều nơi trên
thế giới. GSM gồm nhiều các trạm thu phát sóng để những điện thoại di động có
thể kết nối mạng qua việc tìm kiếm các trạm thu phát gần nhất.
Ba tính năng vượt trội của mạng 2G so với 2 công nghệ tiền nhiệm là 0G và
1G là:
- Gọi thoại với tín hiệu được mã hóa dưới dạng tín hiệu kĩ thuật số (digital
encrypted).
- Sử dụng hiệu quả hơn phổ tần số vô tuyến cho phép nhiều người dùng hơn
trên mỗi dải tần.
- Cung cấp dịch vụ dữ liệu cho di động, bắt đầu với tin nhắn văn bản SMS.
Khi mạng 2G xuất hiện, chất lượng cuốc gọi được cải thiện đáng kể, tín hiệu
và tốc độ cũng tốt hơn rất nhiều so với thế hệ trước đó. Thời gian và chi phí được
tiết kiệm khi mã hóa dữ liệu theo dạng kỹ thuật số. Những thiết bị được thiết kế
nhỏ gọn và nhẹ hơn, ngoài ra chúng còn có thể thực hiện tin nhắn dạng SMS.
Những modem truyền thông trong công nghiệp như F2103 cũng sử dụng
công nghệ mạng 2G này để thực hiện truyền tải dữ liệu. Nói chung mạng 2G có
những tác động khá lớn tới ngành thông tin liên lạc và truyền tải dữ liệu.
e
5
Hình 1.1 Những chiếc điện thoại sử dụng công nghệ 2G
Về khả năng phục vụ :
- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được trong tất cả các nước
có mạng.
- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho
các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN).
- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tầu viễn dương như
một mạng mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất.
Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật:
- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ
thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vân hành thực tế.
- Hệ thống có khả năng mật mã hố thơng tin người dùng mà khơng ảnh
hưởng gì đến hệ thống cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không
dùng đến khả năng này.
Về sử dụng tần số:
e
6
- Hệ thống cho phép mức độ cao về hiệu quả của dải tần mà có thể phục vụ
ở vùng thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển.
- Dải tần số hoạt động là 890-915MHz và 935-960 MHz.
- Hệ thống GSM 900MHz phải có thể cùng tồn tại với các hệ thống dùng
băng 900MHz trước đây.
Về mạng:
- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT.
- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được
dùng trong các mạng khác nhau.
- Trung tâm chuyển mạch và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống báo
hiệu được tiêu chuẩn hố quốc tế.
- Chức năng bảo vệ thơng tin
Một hệ thống GSM có thể được chia thành nhiều phân hệ sau đây:
- Phân hệ chuyển mạch (SS: Switching Subsystem)
- Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem)
- Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem)
- Trạm di động (MS: Mobile Station)
e
7
Hình 1.2 Phân hệ chuyển mạch SS
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSM
cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của
thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thơng tin giữa những người sử dụng
mạng GSM với nhau và với mạng khác.
Hệ thống con chuyển mạch SS bao gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (MSC: Mobile Services
Switching Center).
- Bộ ghi định vị tạm trú (VLR: Visitor Location Register)
- Bộ ghi định vị thường trú (HLR: Home Location Register)
- Trung tâm nhận thực (AUC: Authentication Center)
- Bộ nhận dạng thiết bị (EIR: Equipment Identity Register)
- Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC: Gateway
Mobile Services Switching Center)
e
8
Mạng 2G chia làm 2 nhánh chính: nền TDMA (Time Division Multiple
Access) và nền CDMA cùng nhiều dạng kết nối mạng tuỳ theo yêu cầu sử dụng
từ thiết bị cũng như hạ tầng từng phân vùng quốc gia:
- GSM (TDMA-based), khởi nguồn áp dụng tại Phần Lan và sau đó trở thành
chuẩn phổ biến trên toàn 6 Châu lục. Và hiện nay vẫn đang được sử dụng bởi hơn
80% nhà cung cấp mạng di động toàn cầu.
- CDMA2000 – tần số 450 MHZ cũng là nền tảng di động tương tự GSM nói
trên nhưng nó lại dựa trên nền CDMA và hiện cũng đang được cung cấp bởi 60
nhà mạng GSM trên toàn thế giới.
- IS-95 hay còn gọi là cdmaOne, (nền tảng CDMA) được sử dụng rộng rãi
tại Hoa Kỳ và một số nước Châu Á và chiếm gần 17% các mạng tồn cầu. Tuy
nhiên, tính đến thời điểm này thì có khoảng 12 nhà mạng đang chuyển dịch dần
từ chuẩn mạng này sang GSM (tương tự như HT Mobile tại Việt Nam vừa qua)
tại: Mexico, Ấn Độ, Úc và Hàn Quốc.
- PDC (nền tảng TDMA) tại Japan
- iDEN (nền tảng TDMA) sử dụng bởi Nextel tại Hoa Kỳ và Telus Mobility
tại Canada.
- IS-136 hay còn gọi là D-AMPS, (nền tảng TDMA) là chuẩn kết nối phổ
biến nhất tính đến thời điểm này và được cung cấp hầu hết tại các nước trên thế
giới cũng như Hoa Kỳ.
1.1.2. Mạng thông tin di động thứ 3 (3G):
Mạng di động Thế hệ thứ 3 của chuẩn công nghệ điện thoại di động chính là
mạng 3G Third-generation technology, cho phép truyền cả dữ liệu thoại như nghe
gọi, nhắn tin và dữ liệu ngồi thoại như gửi mail, tải dữ liệu, hình ảnh. Nhờ có
mạng 3G ta có thể truy cập Internet cho cả thuê bao cố định hay di chuyển ở các
tốc độ khác nhau. hầu hết các smartphone hiện nay đều hỗ trợ công nghệ 3G. Hiện
nay công nghệ 3G được xây dựng với 4 chuẩn chính: W-CDMA, CDMA2000,
TD-CDMA, TD-SCDMA.
e
9
Hình 1.3 Điện thoại thông minh
Mạng 3G cải thiện chất lượng cuộc gọi, tín hiệu, tốc độ cao hơn hẳn so với
mạng 2G. Ta có thể truy cập Internet tốc độ cao ngay khi đang di chuyển, truy cập
thế giới nội dung đa phương tiện: nhạc, phim, hình ảnh chất lượng cao. Người
dùng có thể trị chuyện mọi nơi với chi phí rẻ hơn rất nhiều qua các ứng dụng hỗ
trợ như: zalo, Viber, Line,…
Trong số các dịch vụ của 3G, Cuộc gọi video được phát triển mạnh nhất. Giá
dịch vụ cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều quốc gia, nơi mà các cuộc bán đầu giá
tần số mang lại hàng tỷ Euro cho các chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền về
các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem
lại, nên một khối lượng vốn đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều
này đã làm chậm trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản
và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tâng
cơ sở IT quốc gia được đặt lên làm vấn đề ưu tiên nhất. Và cũng chính Nhật Bản là
nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi, tiên phong bởi
nhà mạng NTT DoCoMo. Tính đến năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật
e
10
Bản là thuê bao 3G, và mạng 2G đang dần dần đi vào lãng quên trong tiềm thức
công nghệ tại Nhật Bản.
Công nghệ 3G cũng được nhắc đến như là một chuẩn IMT-2000 của Tổ chức
Viễn thông Thế giới (ITU). Ban đầu 3G được dự kiến là một chuẩn thống nhất
trên thế giới, nhưng trên thực tế, thế giới 3G đã bị chia thành 4 phần:
- W-CDMA: Tiêu chuẩn W-CDMA là nền tảng của chuẩn UMTS (Universal
Mobile Telecommunication System), dựa trên kỹ thuật CDMA trải phổ dãy trực
tiếp, trước đây gọi là UTRA FDD, được xem như là giải pháp thích hợp với các
nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dụng GSM, tập trung
chủ yếu ở châu Âu và một phần châu Á (trong đó có Việt Nam). UMTS được tiêu
chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP, cũng là tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuẩn
cho GSM, GPRS và EDGE.
- CDMA: Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp
của các chuẩn 2G CDMA và IS-95. Các đề xuất của CDMA2000 nằm bên ngồi
khn khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc. CDMA2000 được quản lý bởi
3GPP2, là tổ chức độc lập với 3GPP. Có nhiều cơng nghệ truyền thơng khác nhau
được sử dụng trong CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO và
1xEV-DV. CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s.
Chuẩn này đã được chấp nhận bởi ITU.
- TD-CDMA: Chuẩn TD-CDMA, viết tắt từ Time-division-CDMA, trước
đây gọi là UTRA TDD, là một chuẩn dựa trên kỹ thuật song công phân chia theo
thời gian (Time-division duplex). Đây là một chuẩn thương mại áp dụng hỗn hợp
của TDMA và CDMA nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn cho truyền thông
đa phương tiện trong cả truyền dữ liệu lẫn âm thanh, hình ảnh.Chuẩn TD-CDMA
và W-CMDA đều là những nền tảng của UMTS, tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP, vì vậy
chúng có thể cung cấp cùng loại của các kênh khi có thể. Các giao thức của UMTS
là HSDPA/HSUPA cải tiến cũng được thực hiện theo chuẩn TD-CDMA.
- TD-SCDMA: Chuẩn được ít biết đến hơn là TD-SCDMA (Time Division
Synchronous Code Division Multiple Access) đang được phát triển tại Trung
e
11
Quốc bởi các công ty Datang và Siemens, nhằm mục đích như là một giải pháp
thay thế cho W-CDMA. Nó thường xuyên bị nhầm lẫn với chuẩn TD-CDMA.
Cũng giống như TD-CDMA, chuẩn này dựa trên nền tảng UMTS-TDD hoặc IMT
2000 Time-Division (IMT-TD). Tuy nhiên, nếu như TD-CDMA hình thành từ
giao thức mang cũng mang tên TD-CDMA, thì TD-SCDMA phát triển dựa trên
giao thức của S-CDMA.
- Mạng di động 3.5G: là hệ thống mạng di động truyền tải tốc độ cao HSDPA
(High Speed Downlink Packet Access), phát triển từ 3G và hiện đang được 166
nhà mạng tại 75 nước đưa vào cung cấp cho người dùng. Nó đuợc kết hợp từ 2
công nghệ kết nối không dây hiện đại HSPA và HSUPA, cho phép tốc độ truyền
dẫn lên đến 7.2Mbp/s.
1.1.3. Mạng thông tin di động thứ 4 (4G):
LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced) là sự tiến hóa trong tương
lai của cơng nghệ LTE, cơng nghệ dựa trên OFDMA này được chuẩn hóa bởi
3GPP trong phiên bản (Release) 8 và 9. LTE-Advanced, dự án được nghiên cứu
và chuẩn hóa bởi 3GPP vào năm 2009 với các đặc tả được mong đợi hoàn thành
vào quý 2 năm 2010 như là một phần của Release 10 nhằm đáp ứng hoặc vượt
hơn so với những yêu cầu của thế hệ công nghệ vô tuyến di động thế hệ thứ 4
(4G) IMT-Advanced được thiết lập bởi ITU. LTE-Advanced sẽ tương thích ngược
và thuận với LTE, nghĩa là các thiết bị LTE sẽ hoạt động ở cả mạng LTE
Advanced mới và các thiết bị LTE-Advanced sẽ hoạt động ở cả các mạng LTE
cũ.
Hiện nay, ITU đã đưa ra các yêu cầu cho IMT-Advanced hay còn gọi là 4G
áp dụng trên các mạng tuân theo các yêu cầu của IMT-Advanced xoay quanh báo
cáo ITU-R M.2134 [2]. Một số yêu cầu then chốt bao gồm:
- Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến và bao gồm 40 MHz.
- Khuyến khích hỗ trợ các độ rộng băng tần rộng hơn (chẳng hạn 100 MHz)
- Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu là 15 b/s/Hz (giả sử
sử dụng MIMO 4x4)
e
12
- Hiệu quả sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu là 6,75 b/s/Hz (giả sử sử
dụng MIMO 4x4)
- Tốc độ thông lượng lý thuyết là 1,5 Gb/s (trong phiên bản trước đây, 1Gb/s
thường được coi là mục tiêu của hệ thống 4G).
Công nghệ 4G đòi hỏi những công nghệ mới như là LTE-Advanced và IEEE
802.16m. Các nhà nghiên cứu cố gắng gắn các phiên bản hiện tại của WiMAX và
LTE là 4G nhưng điều này chỉ chính xác đối với phiên bản tiến hóa của các cơng
nghệ trên, chẳng hạn LTE-Advanced, còn LTE chỉ có thể gọi với cái tên khơng
chính thức là 3,9G. LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực
giao OFDMA ở đường xuống. Trong khi đó, ở đường lên, LTE sử dụng kỹ thuật
đa truy nhập phân chia theo tần số - đơn sóng mang SC-FDMA. Một số tính năng
khác của LTE:
- Tốc độ số liệu đỉnh đường xuống lên đến 326Mb/s với độ rộng băng tần 20
MHz;
- Tốc độ số liệu đỉnh đường lên lên đến 86,4 Mb/s với độ rộng băng tần 20
MHz;
- Hoạt động ở cả chế độ TDD và FDD.
- Độ rộng băng tần có thể lên đến 20 MHz bao gồm cả các độ rộng băng 1,4;
3; 5; 10; 15 và 20 MHz;
- Hiệu quả sử dụng phổ tăng so với HSPA ở Release 6 khoảng 2 đến 4 lần.
- Độ trễ giảm với thời gian trễ vòng giữa thiết bị người sử dụng và trạm gốc
là 10 ms và thời gian chuyển từ trạng thái khơng tích cực sang tích cực nhỏ hơn
100 ms.
e
13
Hình 1.4 HTC Evo 4G đầu tiên
Mạng 4G hiện đang được sử dụng phổ biến và hội tụ rất nhiều ưu điểm khiến
người dùng hài lòng. Dưới đây là những ưu điểm nổi bật nhất của mạng di động
4G.
- Tốc độ mạng 4G đạt mức rất ấn tượng khi trong điều kiện lý tưởng, tốc độ
tải của công nghệ mạng này khi di chuyển lên đến 100 Mbps và đạt xấp xỉ 1Gbps
nếu đứng yên.
- Công suất và hiệu suất hoạt động của mạng di động 4G cực kỳ cao khi một
trạm phát 4G có thể phục vụ cùng lúc khoảng 300-400 người dùng. Mạng 4G hỗ
trợ các chương trình mã hóa nhanh hơn, nén được nhiều dữ liệu bit hơn so với
mạng 3G.
- Nhờ tốc độ truyền dữ liệu cao nên mạng 4G hỗ trợ các phần mềm chạy
mượt mà hơn, người dùng được xem video chất lượng cao Full HD và 4K.
e
