Nghiên ứu công nghệ di động 5g trong iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VŨ ANH TUẤN

VŨ ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG 5G TRONG IOT
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Công nghệ Thông tin

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
TS. NGUYỄN TUẤN DŨNG

2014B
Hà Nội - 2016

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113936281000000


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------VŨ ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG 5G TRONG IOT

Chuyên ngành : Công nghệ Thông tin

LUẬN VĂN THẠC SĨ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
TS. NGUYỄN TUẤN DŨNG

Hà Nội – 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi trong đó có sự giúp
đỡ rất lớn của thầy hướng dẫn TS Nguyễn Tuấn Dũng.
Các nội dung nghiên cứu, số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Trong luận văn, tơi có tham khảo đến một số tài liệu đã được liệt kê tại phần
Tài liệu tham khảo ở cuối luận văn. Các tài liệu tham khảo được trích dẫn trung
thực trong luận văn.
Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2016
Tác giả

Vũ Anh Tuấn

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Tuấn Dũng đã dành thời
gian quý báu, tận tình hướng dẫn chỉ bảo, góp ý cho tơi trong suốt q trình thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Tơi xin được cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong
Viện Đào tạo Sau đại học – Đại học Bách Khoa.
Đặc biệt, tôi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới các Thầy giáo, Cơ giáo
trong Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông đã tham gia giảng dạy tơi trong

q trình học tập tại Trường. Các thầy cơ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến
thức, tạo tiền đề cho tơi hồn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và nhất là gia
đình tơi đã quan tâm và tạo mọi điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ tơi trong suốt
q trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2016
Tác giả

Vũ Anh Tuấn

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT .......................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG ......................................................................x
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ Q TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG
THƠNG TIN DI ĐỘNG LÊN 5G ............................................................................3
1.1.

Q trình phát triển của hệ thống thơng tin di động ........................................3

1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G ........................................3
1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)........................................4
1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) .........................................4
1.2.

Hệ thống thông tin di động hiện tại và tiếp theo ..............................................6

1.3.

Hệ thống thông tin di động tương lai 5G .........................................................6

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G .......................................9
2.1. Mở đầu .................................................................................................................9
2.2. Kiến trúc Hệ thống thông tin di động 5G...........................................................13
2.2.1. Điện toán đám mây ở mọi nơi ...................................................................13
2.2.2. Khái niệm Flat IP .......................................................................................13
2.2.3. Cổng giao tiếp kết hợp (Aggegation) ........................................................14
2.3. Hệ thống thông tin di động 5G - NANOCORE .................................................15
2.3.1. Cơng nghệ NANO .....................................................................................16
2.3.2.Thiết bị NANO ...........................................................................................17
2.3.3. Điện tốn đám mây ....................................................................................17
2.3.4. Mạng All IP ...............................................................................................18
2.4. Kỹ thuật chia chùm tín hiệu đa truy nhập BDMA .............................................18
2.4.1. Các cơng nghệ Đa truy nhập hiện tại.........................................................18
2.4.2. Công nghệ Đa truy nhập phân chia chùm tín hiệu ...................................20
2.5.

Các nghiên cứu về Hệ thống thông tin di động 5G ........................................22

iii


2.5.1. Giao tiếp di động bằng sóng mmWave .....................................................22
2.5.2. Hiệu quả năng lượng trong mạng 5G ........................................................22

2.5.3. Mạng NanoCore: Đòn bẩy SDN và Hệ thống 5G .....................................24
2.5.4. Hệ thống mạng nền tảng đám mây ............................................................26
2.5.5. Tổng quan công nghệ sẽ được sử dụng cho hệ thống 5G ..........................28
2.5.7. Ứng dụng của Internet của vạn vật qua hệ thống 5G: Giao thông thông
minh ...................................................................................................................31
2.7. Hệ thống thông tin di động 5G có thể hoạt động như thế nào ...........................32
2.7.1. Tần số hoạt động và độ rộng băng thông hệ thống thông tin di động 5G .32
2.7.2. Tốc độ dữ liệu trong Hệ thống thông tin di động 5G ................................33
2.8. Vướng mắc khi triển khai 5G: Hạ tầng không đồng nhất ..................................35
2.9. World Wide Wireless Web (wwww) .................................................................35
2.10. Tác động hệ sinh thái cơng nghệ 5G lên hệ sinh thái cịn người và tự nhiên ..36
2.11. Trí tuệ nhân tạo ................................................................................................36
2.12. “Sóng milimet” – tương lai của 5G? ................................................................40
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G BƯỚC ĐỆM CHO
INTERNET CỦA VẠN VẬT .................................................................................43
3.1. Internet của vạn vật ............................................................................................43
3.1.1. Internet của vạn vật là gì? ..........................................................................43
3.1.2. Ứng dụng của Internet của vạn vật ............................................................45
3.1.3. Internet của vạn vật trong tương lai ...........................................................45
3.1.4. Internet của vạn vật đến năm 2020 ............................................................46
3.2. Bước đệm cho Internet của vạn vật ....................................................................46
3.3. Những sản phẩm của Internet của vạn vật thay đổi cuộc sống ..........................51
3.3.1. Belkin WeMo ............................................................................................51
3.3.2. Canary ........................................................................................................52
3.3.3. Kết nối TCP ...............................................................................................53
3.3.4. Công nghệ nhận diện năng lượng Neurio ..................................................54
3.3.5. Cảm biến kết nối Grid Connect .................................................................55

iv

3.3.6. iControl Network Piper .............................................................................55
3.3.7. Voice Ivee Sleek ........................................................................................56
3.3.8. Revolv ........................................................................................................57
3.3.9. Almond+ ....................................................................................................58
3.4. Smartphone bước đệm tốt nhất cho Internet của vạn vật ...................................58
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG.....................................................................................60
4.1. Tổn hao đường truyền ........................................................................................60
4.1.1. Tổn hao đường truyền tự do ......................................................................60
4.1.2. Tổng tổn hao đường truyền .......................................................................61
4.2. Quy hoạch vùng phủ sóng ..................................................................................61
4.2.1. Tính tốn quỹ đường lên ............................................................................62
4.2.2. Tính tốn quỹ đường xuống ......................................................................64
4.3. Mơ hình truyền sóng ..........................................................................................67
4.4. Phương thức truyền dữ liệu ................................................................................68
4.4.1. QAM64 .......................................................................................................69
4.4.2. OFDMA & SC-FDMA ..............................................................................70
4.5. MIMO ................................................................................................................72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................73
A. Kết luận ................................................................................................................73
B. Kiến nghị ..............................................................................................................73
C. Hướng phát triển của đề tài. .................................................................................74
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................75

v


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
KÍ HIỆU
1G

2G
3G
4G
5G
3GPP

Tiếng Việt

Tiếng Anh
The First Generation Cellular

Hệ thống thông tin di độngthế hệ
thứ nhất

The Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ
thứ hai
The Third Generation Cellular

Hệ thống thông tin di độngthế hệ
thứ ba

The Fourth Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ
thứ tư
The Fifth Generation Cellular

Hệ thống thông tin di độngthế hệ
thứ năm

Third Generation Patnership

Dự án hợp tác thế hệ 3

Project
A

Analog

Analog

Tương tự

AMPS

Advance Mobile Phone System

Hệ thống điện thoại di động
nâng cao

All-IP

All - Internet Protocol Network

Network
Aggegation

Mạng tất cả các giao thức
Internet

Aggegation

Cổng giao tiếp kết hợp
B

BDMA

Beam Division Multiple

Công nghệ phân chia chum tín

Access

hiệu đa truy nhập
C

CDMA

Code Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo mã

Access
Cellsite

Cellsite

Trung tâm xử lý sóng di động

vi

CDMA2000
CloudRAN

Code Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo mã

Access - 2000

- 2000

Cloud radio access network

Một mạng truy cập vô tuyến
đám mây

CRS

Central Romote Server

máy chủ điều khiển trung tâm
D

Digital

Digital

Số

DECT

Digital Enhanced Cordless

Viễn thơng vơ tuyến số tăng

Telecommunications

cường

Digital Video Broad-casting

Truyền hình số mặt đất phân giải

DVB

cao
D2D

Device-to-device

Giao tiếp giữa các thiết bị
E

EDGE
EDGE

Enhanced Data rate for GSM

Cải tiến tốc độ dữ liệu cho gói

Evolution

dữ liệu trên mạng GSM

Enhance Data rates for GSM

Tốc độ dữ liệu tăng cường cho

Evolution

mạng GSM cải tiến
F

Flexible
FDD-BDMA

Mềm dẻo
Frequency Division Duplex-

Phân chia cặp tần số- chùm sóng

BDMA

đa truy cập

Flat IP

Kiến trúc IP phẳng
G

GSM

Global System Mobile

Hệ thống điện thoại toàn cầu

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ điện thoại với gói dữ
liệu dùng chung

GPS

Global Positioning Service

Dịch vụ định vị toàn cầu

H

vii


HAPS

High Altitude Stratospheric

Trạm điều khiển tầng bình lưu ở

Platform Stations

độ cao trong không gian
I

IoT

Internet of Things

Internet của vạn vật

IMT-2000

International Mobile

Viễn thông Di động quốc tế -

Telecommunication - 2000

2000

L
LTE

Long Term Evolution

Giải pháp tiến hóa dài hạn
M

MNT

Nano- Molecular

Cơng nghệ phân tử

nanotechnology
MIMO

Multiple input multiple output

Các thiết bị đa truy cập vào ra

M2M

Machine-to-machine

Giao tiếp giữa các máy móc

MMS

Multimedia Messaging

Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện

Service
MS

Mobile Station

Điện thoại di động

N

NMT

Nordic Mobile Telephone

Điện thoại di động Nordic

Nanocore

Nanocore

Mạng lõi dạng phân tử
O

OWA

Open Wireless Architecture

Kiến trúc mở không dây

OTP

Open Transport Protocol

Giao thức truyền tải mở

Q
QoS

Quality of Service

Chất lượng của dịch vụ
R

RFID

Radio Frequency Identification

Phương thức giao tiếp không
dây dùng sóng radio

S

viii


Self Cleaning

Self Cleaning

Tự làm sạch

Self powerd
Sense the

Tự cung cấp năng lượng
Sense the environment

Có cảm quan mơi trường

Software-defined Networking

Ứng dụng hoạch định mạng

environment
SDN

T
TDMA

Time Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo thời

Access

gian

Transparent
TDD-BDMA

Trong suốt
Time Division Duplex- BDMA

Phân chia cặp thời gian- chùm
sóng đa truy cập

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền vận

U
UMTS

Universal Telecommunication

Hệ thống thông tin di động

Mobile
UE

User Equitment

Thiết bị người sử dụng
V

VoIP

Voice over Internet Protocol

Truyền tiếng nói qua giao thức
Internet

W
Wifi

Wireless Fidelity

Mạng khơng dây tin cậy

WCDMA

Wideband Code Division

Đa truy nhập phân chia theo mã

Multiple Access

băng rộng

Worldwide Interoperability for

Khả năng tương tác toàn cầu cho

Microwave Access

truy nhập vô tuyến

Wireless Applicaion protocol

Giao thức ứng dụng không dây

WiMax
WAP

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG
HÌNH:
Hình 1: Vị trí Hệ thống HAPS của Hệ thống thông tin di động 5G ...........................9
Hình 2: Mơ hình HAPS của Hệ thống thơng tin di động 5G ....................................10
Hình 3: Trung tâm xử lý sóng di động ......................................................................11
Hình 4: Mạng truy cập vơ tuyến đám mây ................................................................12
Hình 5: Cấu trúc mặt phẳng IP ..................................................................................14
Hình 6: Hệ thống di động hiện tại và Hệ thống thông tin di động 5G ......................15
Hình 7: Mạng lõi Nanocore.......................................................................................16
Hình 8: Các thiết bị Nano..........................................................................................17
Hình 9: Các cơng nghệ đa truy cập ...........................................................................19
Hình 10: Đa truy nhập phân chia theo chùm tín hiệu ...............................................20
Hình 11: Hệ thống tiết kiệm năng lượng cho mạng 5G ............................................24
Hình 12: Kiến trúc mơ hình SDN .............................................................................25
Hình 13: Kiến trúc lớp của OSI và 5G ......................................................................29
Hình 14: 5G nền tảng các tất cả các kêt nối ..............................................................32
Hình 15: Mạng 5G sẽ là chuẩn kết nối của tương lai ................................................34
Hình 16: Chuyển giao giữa hệ thống thơng tin di động 4G và 5G .........................38
Hình 17: Triển khai nhiều trạm phát sóng nhỏ .........................................................40
Hình 18: Những phần tử kết nối trong Internet của vạn vật. ....................................43
Hình 19: Internet của vạn vật là gì. ...........................................................................44
Hình 20: Dự đốn số lượng kết nối trong Internet của vạn vật đến năm 2020. ........46
Hình 21: So sánh tốc độ các hệ thống thơng tin di động ..........................................49
Hình 22: BELKIN WEMO .......................................................................................52
Hình 23: Thiết bị Canary...........................................................................................52
Hình 24: Hệ thống TCP.............................................................................................53
Hình 25: Cơng nghệ Neurio ......................................................................................54
Hình 26: Cảm biến kết nối Grid Connect .................................................................55

x


Hình 27: iControl Network Piper ..............................................................................56
Hình 28: Voice Ivee Sleek ........................................................................................56
Hình 29: Sản phẩm Revolv .......................................................................................57
Hình 30: Thiết bị Almond+ .......................................................................................58
Hình 31: Mơ phỏng tổn hao đường truyền tự do của hệ thống 5G ...........................61
Hình 32: Phương thức kết nối và vùng phủ của hệ thống 5G ...................................62
Hình 33: Mơ phỏng quỹ đường truyền của hệ thống 5G ..........................................66
Hình 34: Dự đoán số HAPS của hệ thống 5G với TP Hà Nội ..................................68
Hình 35: Cơng nghệ truyền tốc độ dữ liệu Gbps trong hệ thống 5G ........................69
Hình 36: Mơ phỏng giản đồ hình sao QAM 64 của đường lên hệ thống 5G ..............69
Hình 37: Mơ phỏng giản đồ hình sao QAM 256 của hệ thống 5G ..............................70
Hình 38: Mơ phỏng so sánh FFT của tín hiệu QAM và OFDM phát .......................71
Hình 39: Mơ phỏng so sánh FFT của tín hiệu QAM và OFDM thu .........................71
Hình 40: Mơ phỏng so sánh xử lý 1 đoạn âm thanh dài QAM và OFDM ................72
Hình 41: Mơ phỏng dung lượng kênh MIMO với số antenna khác nhau .................72
BẢNG:
Bảng 1: Các thế hệ Hệ thống thông tin di động ..........................................................8
Bảng 2: Lưu lượng di động toàn cầu (Cisco 2015) ...................................................23
Bảng 3: Tỉ lệ thiết bị Internet của vạn vật toàn cầu ..................................................28

xi


MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây chúng ta rất hay thấy một cụm từ là lạ xuất hiện trên
mạng, đó là " Internet of Things". Đây là một khái niệm cịn khá mới mẻ với hầu
hết người dùng thơng thường mặc dù nó đã được ra đời cách đây khá lâu. Nói ngắn

gọi, nó là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với
thế giới bên ngồi để thực hiện một cơng việc nào đó.
Internet của vạn vật (IoT) là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được
nhận biết (Identifiable) cũng như chỉ sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang
tính kết nối. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một
nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các
quy chuẩn toàn cầu cho RFID (Radio Frequency Identification: một phương thức
giao tiếp khơng dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác.
Ví dụ đơn giản như sau: chiếc tủ lạnh thông thường của bạn không được kết nối
với thiết bị nào khác. Nếu chúng ta muốn ghi lại nhiệt độ ở từng thời điểm của tủ,
chúng ta chỉ có cách ghi lại thủ công rồi nhập vào một máy tính hay thiết bị lưu trữ
nào đó. Hay như bóng đèn neon ở nhà chẳng hạn, chúng ta muốn thu thập, điều
chỉnh độ sáng của nó thì phải đo thủ cơng rồi ghi lại.
Cịn nếu như máy tính có khả năng giúp con người thu thập tất cả những dữ liệu
về mọi thứ xung quanh, chúng ta có thể "theo dõi và đếm mọi thứ, giúp giảm hao
phí, chi phí và lỗ. Chúng ta sẽ biết chính xác khi nào các vật dụng cần phải sửa
chữa, thay thế, khi nào chúng cịn mới và khi nào thì chúng hết hạn sử dụng. Chưa
kể đến việc chúng ta có thể kiểm sốt chúng mọi lúc mọi nơi. Internet của vạn vật
có tiềm năng thay đổi thế giới, giống như cách mà Internet đã thay đổi cuộc sống
của chúng ta. Ngôi nhà thơng minh với các bóng đèn thơng minh, máy giặt thơng
minh, tủ lạnh thơng minh,... có thể xem là bước đầu của Internet của vạn vật bởi
chúng đều được liên kết với nhau và hoặc liên kết vào Internet.
Theo ước tính của cơng ty ABI Research, đến năm 2020, tồn thế giới sẽ có 30 tỉ
thiết bị được kết nối không dây vào mạng lưới Internet của vạn vật.
1


Để giúp cho tính năng của Internet của vạn vật phát huy hết tính ưu việt của
mình cần tới những hệ thống truyền tải, kết nối các thông tin với nhau và Hệ thống
thông tin di động thế hệ thứ 5 (5G) là một lựa chọn lý tưởng nhất.

Trong luận văn này, tôi thực hiện “Nghiên cứu công nghệ di động 5G trong
IOT” để tìm hiểu, nghiên cứu về hệ thống thông tin di động 5G và Internet của vạn
vật với hi vọng 5G sẽ là một hệ thống di động tối ưu trong tương lai gần. Đồng
thời Hệ thống thơng tin di động 5G góp phần khơng nhỏ vào Internet của vạn vật
tại Việt Nam trở thành hiện thực.

2


Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG LÊN 5G
Cùng với nhu cầu của người sử dụng, công nghệ ngày càng phát triển để đáp
ứng những như cầu ấy. Trong những công nghệ phát triển nhanh chóng là cơng
nghệ thơng tin di động.
1.1.

Q trình phát triển của hệ thống thông tin di động

1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 1G
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) được nghiên cứu những
năm 1980s và sớm được hoàn thiện vào trước những năm 1990.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất dựa trên các tín hiệu của hệ
thống tương tự (hệ thống Analog) với băng thông từ 824 Mhz ÷ 894 Mhz.
Cơng nghệ sử dụng là cơng nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số
(FDMA) .
Tốc độ thoại của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất này là
2,4Kbps.
Hệ thống này được phát triển đầu tiên với các tên gọi là Hệ thống điện
thoại di động nâng cao (AMPS: Advance Mobile Phone System) ra đời ở Mỹ
và Điện thoại di động Nordic (NMT: Nordic Mobile Telephone) được sử dụng

chủ yếu ở Bắc Âu. Đây là những hệ thống thông tin di động 1G.
Với hệ thống thông tin di động thứ nhất tất cả người dùng có thể thực
hiện các cuộc gọi cho nhau ở mọi nơi trong 1 quốc gia.
Mặt hạn chế của Hệ thống thơng tin di động thứ nhất là:
- Tính bảo mật thấp do thuật tốn mã hóa kém và tín hiệu được lặp lại
qua các trạm thu phát.
- Dễ bị biến dạng.
- Khơng thích hợp với những tiêu chuẩn thơng tin mới nhất và không
thể truyền với khoảng cách xa.

3


1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) được nghiên cứu những
năm 1980s và sớm được hoàn thiện vào sau những năm 1990. Năm 1991 hệ
thống thông tin di động 2G đầu tiên đã được triển khai thương mại (theo chuẩn
GSM: Global System Mobile) ở Phần Lan bởi nhà khai thác mạng Radiolinja.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai được thay thế tín hiệu của hệ
thống tương tự bằng tín hiệu của hệ thống số (Digital), cùng với thời điểm số
hóa đường truyền trên tồn cầu. Băng thơng cho cơng nghệ này là 850Mhz ÷
1900Mhz.
Cơng nghệ sử dụng cho hệ thống thơng tin di động 2G là Công nghệ đa
truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và Công nghệ đa truy nhập phân
chia theo mã (CDMA). Với các chuẩn GSM (Global System Mobile - 2G),
GPRS (General Packet Radio Service - 2.5G) và EDGE (Enhanced Data rate
for GSM Evolution - 2.75G)
Tốc độ thoại của hệ thống thông tin di động 2G này là 64kbps.
Hệ thống thông tin di động 2G cung cấp dịch vụ thoại, gửi thư điện tử và
tin nhắn với độ rõ ràng của tín hiệu thoại cao. Được hơn 2 tỷ người của 212

quốc gia sử dụng.
Hệ thống thông tin di động 2G có tính thích ứng tồn cầu, những máy
điện thoại cầm tay (MS: Mobile Station) còn được sử dụng đến ngày nay.
Mặt hạn chế của Hệ thống thống thơng tin di động 2G:
- Tín hiệu là tín hiệu số nên yếu hơn
- Đường cong bị phân rã góc
- Giảm khoảng cách truyền tín hiện âm thanh

1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) được nghiên cứu phát triển
những năm 1990s và sớm được hoàn thiện vào trước những năm 2000. Đến
nay vẫn đang tiếp tục được triển khai phát triển. Dịch vụ Hệ thống thông tin di

4


động 3G được biết đến với tên gọi IMT-2000 (International Mobile
Telecommunication - 2000).
Công nghệ sử dụng cho hệ thống thông tin di động 3G là Công nghệ đa
truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Với các công nghệ đi kèm là
WCDMA, CDMA2000 và UMTS+EDGE.
Tín hiệu thoại của hệ thống thơng tin di động 3G là tín hiệu thoại với
chất lượng âm thanh vượt trội. Có thể sử dụng tốt cho các dịch vụ về Video.
Cùng với Hệ thống này người dùng có thế sử dụng thêm các dich vụ giá
trị gia tăng như: mua bán trực tuyến, giao dịch ngân hàng, game online, ….
Ngồi ra người dùng có thể truy cập email dung lượng lớn, truy cập các
trang web với tốc độ cao, sử dụng tốt dịch vụ định vị tồn cầu (GPS: Global
Positioning Service )
Hệ thống thơng tin di động 3G có thể hỗ trợ dịch vụ truyền thơng tin với
tốc độ thấp nhất là 200 kbps. Đặc điểm nổi bật đó chính là hệ thống thơng tin

di động 3G có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn,dung lượng mạng lớn hơn và
dịch vụ mạng được cải thiện rất nhiều. Tốc độ truyền dữ liệu là 2Mbps
Chuẩn Hệ thống thông tin di động 3G WCDMA (WCDMA: Wideband
Code Divition Multipvxer ) được thiết kế cho giao diện chuyển mạch gói
khơng dây. Vì vậy, máy tính và điện thoại có thể chia sẻ kết nối internet với
nhau mọi lúc mọi nơi. Hệ thống 3G có tốc độ truyền dữ liệu lên đến 2Mbps
thơng qua kênh truyền có băng thơng rộng 5-Mhz. Các chuẩn sử dụng cho Hệ
thống thông tin di động 3G là W-CDMA, GSM EDGE, UMTS, DECT,
WiMax và CDMA 2000
Người sử dụng có thể dùng được trên tồn cầu với dịch vụ chuyển vùng
quốc tế (Global Roaming)
Mặt hạn chế của Hệ thống thống thơng tin di động 3G:
- Địi hỏi độ rộng băng tần lớn hàng Mhz.
- Tần số sử dụng là 2100Mhz và mới có thêm 900Mhz với kỹ thuật trải
phổ phức tạp.
5


- Chi phí triển khai lớn.
1.2.

Hệ thống thơng tin di động hiện tại và tiếp theo
Hiện tại các Hệ thống thông tin di động 2G, 3G vẫn được tiếp tục sử dụng tuy

nhiên Hệ thống thông tin di động 2G đã hạn chế rất nhiều và gần như không được
đầu tư và phát triển nữa.
Hệ thống thông tin di động 3G đang là thời điểm đỉnh cao nhất với sự đầu tư
và phát triển mạnh mẽ. Hiện nay hệ thống thơng tin di động 3G đang được nâng cấp
để có được tốc độ truyền tải dữ liệu là tốt nhất HSDPA với tốc đo truyền Internet có
thể so sánh bằng với chất lượng kết nối DSL.

Trong những năm 2010, tổ chức 3GPP (The Third Generation Partnership
Project Dự án đối tác thế hệ thứ 3) đã bắt đầu nghiên cứu Hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ tư (4G) với tất cả 12 phiên bản về Hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ tư (4G).
Hệ thống thông tin di động 4G có tính tương tích cao, tốc độ nhanh hơn có
thể lên đến 100Mbps. Với những tính năng lớn, dễ dàng chuyển giao và giá thành
triển khai thấp là những ưu điểm vượt trội của hệ thống.
Hệ thống thông tin di động 4G là thế hệ mạng tổ hợp được các tính năng của
2G và 3G, hoạt động dựa trên nền IP (All-IP Network: Internet Protocol Network)
hứa hẹn cung cấp các dịch vụ IP bảo mật hơn,truyền dữ liệu đa luồng kết nối tốc độ
Gigabit, các công nghệ tiền thân của 4G như Wi-Max (Mỹ), Wifi, LTE với băng
thông rộng hơn và nhiều dịch vụ hơn dịch vụ 3G. Một số thuật ngữ dịch vụ mới trên
4G như: Chât lượng kết nối dịch vụ không dây (QoS), Dịch vụ tin nhắn đa phương
tiện - Multimedia Messaging Service (MMS), Video chat, Truyền hình dành cho
di động, Truyền hình phân giải cao và Digital Video Broad-casting (DVB) đang
được thi công trong hệ thống mạng 4G.
1.3.

Hệ thống thông tin di động tương lai 5G
Đây là hệ thống tiếp theo của Hệ thống thông tin di động và hệ thống thông

tin vô tuyến.

6


Hệ thống thông tin di động 5G là cái tên được sử dụng trong một số bài báo
nghiên cứu và các dự án để nói về một thế hệ truyền thông tiếp theo dựa trên nền
tảng của công nghệ truyền thông hiện tại của Hệ thống thông tin di động 4G. Hệ
thống thông tin 5G được giới chuyên gia dự đoán sẽ đi vào thực tế vào khoảng đầu

những năm 2020. Hệ thống thông tin di động 5G chưa được sử dụng một cách chính
thức bởi bất kì tổ chức chuyên trách nào hay những tài liệu chính thức nào như các
khái niệm Wimax, 3GPP, LTE. Các nghiên cứu đang được thúc đẩy để đảm bảo Hệ
thống thông tin di động 5G ra mắt đúng thời hạn.
Khả năng truyền tải mong muốn của Hệ thống thông tin di động 5G lên đến
hàng Giabit mỗi giây, nhanh hơn 40 lần so với Hệ thống thông tin di động 4G và
500 lần so với Hệ thống thông tin di động 3G ở mọi nơi. 5G bao gồm các dịch vụ
thu phát video trực tuyến, cuộc gọi IP phong phú bao gồm cả những cuộc gọi 3D,
tốc độ truy cập internet không ngờ cùng với khả năng phát triển phần cứng của các
thiết bị đầu cuối, có thể sử dụng điện thoại thơng minh thay cho laptop hay các thiết
bị điều khiển. Khái niệm Internet của vạn vật đã được hình thành và là khía cạnh
chủ yếu khai thác các dịch vụ của Hệ thống thơng tin di động 5G trong đó có Giao
thông thông minh và ô tô tự hành; nhà thông minh và thiết bị thực tế ảo, các sản
phẩm chăm sóc sức khỏe, tất cả các yếu tố trên được điều khiển bởi một trung tâm
điều khiển đám mây duy nhất và hợp nhất.
Cơng nghệ
Năm ra đời

1G
1970-1980

Dải tần Số

824-894Mhz

2G
1990-2004
8401900Mhz

3G

2004-2010

4G
2010-2020

5G
2020

1.8-2.5Ghz

2-8Ghz

3-300Ghz

Tốc độ

2.4Kbps

64Kbps

144Kbps2Mbps

100Mbps1Gbps

Tín hiệu
Chuẩn
IEEE

Tương tự

Số

Số

Số

Tốc độ
mong
muốn
10Gbps
Số

802.11

802.11b

802.11g/a

802.11n

802.11ac

7