bài giảng mạng truyền thông và di động full

Mobile and Wireless Communications



2013

Thai Nguyen
University of
Information and
Communication
Technology

DINH XUAN LAM -
LE HOANG HIEP

[OVERVIEW]
This subject concerns with the history of mobility
networks generations, the wireless network technologies
which apply for mobile network and the future of
mobile IP networks
1

MỤC LỤC
Chương 1 6
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG VÀ 6
MẠNG KHÔNG DÂY 6
1.1. Sự phát triển của các mạng không dây 7
1.1.1. Thời điểm sơ khai của điện thoại di động 8
1.2. Các hệ thống điện thoại mạng tế bào 9
1.2.1. Hệ thống điện thoại mạng tế bào tín hiệu tương tự 9
1.2.2. Mạng điện thoại tế bào kỹ thuật số 11
1.2.3. GSM 12
1.2.4. HSCSD và GPRS 13
1.2.5. D-AMPS 14
1.2.6. IS-95 15
1.3. Các hệ thống truyền dữ liệu không dây 15
1.3.1. Mạng cục bộ không dây (WLANs) 16
1.3.2. ATM không dây (WATM) 17
1.3.4. Các mạng cá nhân (PANs) 18
1.4. Các hệ thống truyền thông vệ tinh 19

1.5. Các hệ thống mạng tế bào thứ hệ thứ 3 và xa hơn 19
Chương 2 25
TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 25
2.1. Cơ bản về sóng điện từ 25
2.2. Sự lan truyền sóng điện từ 28
2.2.1. Tần số của sóng đất nhỏ hơn 2 MHz 29


2.2.2. Khoảng tần số của sóng trời là 2 đến 30 Mhz. 30
2.2.3. Sự truyền LOS là phương thức truyền cho các tần số trên 30 MHz 32
2.3. Công nghệ trải phổ 33
2.3.1. Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 36
2.3.2. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) 42
2.4. Antenna 47
2.4.1. Những thuộc tính của anten 47
2.4.2. Các kiểu Anten 52
2.5. Các phương pháp điều chế trong mạng không dây 54
2.5.1. Kỹ thuật điều chế tương tự 54
2.5.2. Kỹ thuật điều chế tín hiệu số 57
2.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới mạng không dây 60
2.6.1. Hiện tượng đa đường (Multipath) 60
2.6.2. Hiệu ứng Doppler 61
2.6.3. Suy hao trên đường truyền - Free space path loss 62
2.6.4. Hiện tượng phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ 63
2.7. Khái niệm về mạng tế bào 63
2.7.1. Tái sử dụng tần số 65
2.7.2. Khái niệm Cluster 65
2.7.4. Một số kênh điều khiển trong mạng tế bào 70
2.7.5. Nhiễu trong thông tin di động 70
2.8. Chuyển giao cuộc gọi - HO (Hand Over) 72

2.8.1. Chuyển giao giữa hai ô thuộc cùng một BSC 72
2.8.2. Chuyển giao giữa 2 ô thuộc hai BSC khác nhau 74


2.8.3. Chuyển giao giữa các ô thuộc tổng đài khác nhau 75
2.8.4. Cập nhật các dịch vụ bổ xung 76
Chương 3 78
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 78
3.1. Tổng quan về các phương pháp đa truy nhập trong thông tin di động 78
3.2. Đa truy cập phân chia theo tần số - FDMA 83
3.3. Đa truy cập phân chia theo thời gian - TDMA 87
3.3.1. Tạo cụm 89
3.3.2. Thu cụm 91
3.3.3. Đồng bộ 92
3.4. Đa truy cập phân chia theo mã - CDMA 92
3.4.1. CDMA/FDD 92
3.4.2. CDMA/TDD 93
3.5. Đa truy cập phân chia theo không gian – SDMA 96
Chương 4 100
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 100
4.1. Giới thiệu chung về GSM 100
4.1.1. Giới thiệu về GSM 100
4.1.2. Lịch sử mạng GSM 100
4.1.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM 100
4.1.4. Băng tần sử dụng trong mạng GSM 102
4.1.5. Phương pháp truy nhập trong mạng GSM 102
4.2. Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 103
4.2.1. Cấu trúc của hệ thống 103

4.2.2. Chức năng của các phần tử trong hệ thống 105
4.3. Cấu trúc địa lý của mạng 108
4.3.1. Vùng phục vụ PLMN 110
4.3.2. Vùng phục vụ MSC 110
4.3.3. Vùng định vị LA 110
4.3.4. Cell 111
Chương 5 112
ĐẶC TẢ IEEE 802.11 VÀ WLAN 112
5.1. Giới thiệu 112
5.1.1. IEEE 802.11b 114
5.1.2. IEEE 802.11a 115
5.1.3. IEEE 802.11g 116
5.1.4. IEEE 802.11n 120
5.2. Giới thiệu về WLAN 120
5.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển 120
5.2.2. Cơ sở hạ tầng WLAN 122
5.2.3. Các mô hình WLAN 127
5.2.4. Các giải pháp bảo mật WLAN 130
Chương 6 139
GIỚI THIỆU VỀ MOBILE IP 139
6.1. Tổng quan về mobile IP 139
6.1.1. Các khái niệm dùng trong Mobile IP 140
6.1.2. Giao thức Mobile IP 141
6.2. Nguyên lý hoạt động của giao thức Mobile IP 143


6.2.1. Agent Discovery 145
6.2.2. Registration 146
6.2.3. Data Transfer 148
6.3. Phương pháp cải tiến Mobile IP 151

6.3.1. Định tuyến tam giác 151
6.3.2. Forwarding 152
6.4. Hướng phát triển 153
6.4.1. GPRS 153
6.4.2. Fourth Generation (4G) : 154
6.5. Mobile IP version 4 (Mobile IPv4 hay MIPv4) 155
6.5.1. Tổng quan 155
6.5.2. Khái niệm địa chỉ Care-of 162
6.5.3. Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4 163
6.6. Mobile IP version 6 (Mobile IPv6 hay MIPv6) 165
6.6.1. Các đặc điểm của Mobile IPv6 166
6.6.2. Hoạt động của IPv6 167
6.7. Đánh giá về Mobile Ipv4, Mobile Ipv6 168
6.7.1. Mobile Ipv4 168
6.7.2. Mobile Ipv6 170
TÀI LIỆU THAM KHẢO 171




Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG VÀ
MẠNG KHÔNG DÂY

Mặc dù nó có lịch sử hơn một thế kỷ nhưng truyền tin không dây chỉ thấy được
phổ biến trong các hệ thống truyền thông trong khoảng 15-20 năm nay. Hiện tại, lĩnh vực
truyền thông không dây là một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành
công nghiệp viễn thông. Các hệ thống truyền thông không dây như mạng di động, vô
tuyến và điện thoại vệ tinh cũng như mạng cụ bộ không giây WLAN được sử dụng phổ
biến và trở thành một công cụ cần thiết trong cuộc sống hàng ngày của con người, cả về

công việc lẫn cá nhân. Để có được cái nhìn sâu sắc về động lực của thị trường không dây,
có thể nói rằng số lương thuê bao không dây trên toàn thế giới sẽ nhiều hơn số lượng thuê
bao cố định trong nhiều năm tới. Những lợi ích mà các hệ thống truyền thông không dây
đem lại là nguyên nhân tại sao nó phổ biến hơn mạng cố định. Lợi ích quan trọng nhất đó
là khả năng di động và tiết kiệm chi phí.
Các mạng di động theo định nghĩa là không dây, tuy nhiên ta sẽ thấy sau đó,
ngược lại không phải lúc nào cũng đúng. Tính di động nâng cao yêu cầu cho một điểm
kết nối cố định vào mạng và cho phép người dùng di chuyển trong khi sử dụng các thiết
bị mà không bị hạn chế. Xem xét ví dụ trong trường hợp một người sử dụng mạng điện
thoại di động, anh ta có thể di chuyển bất cứ nơi nào trong khi vẫn đảm bảo có thể kết nối
với đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Từ quan điểm của những người đó, tính di động
được đánh giá cao ở chỗ người dùng di động có thể liên lạc được bằng cách gọi đến một
số giống nhau bất kể vị trí địa lý của người đó; dù anh ta có thể đang đi xuống phố giống
như người đang gọi hoặc đang ở xa hàng nghìn dặm. Những lợi ích tương tự cũng thấy
được ở các hệ thống không dây khác. Những người sử dụng điện thoại vô tuyến có thể đi
lại trong nhà nói chuyện với nhau mà không cần phải nối dây với nhau. Trong những
trường hợp khác, trong và lĩnh vực nghề nghiệp như bác sỹ, cảnh sát hoặc là người bán
hàng, họ sử dụng mạng không dây do đó họ có thể di chuyển tự do trong phạm vi nơi làm
việc trong khi vẫn kết nối các thiết bị của họ với mạng của cơ quan.


Mạng không dây cũng hữu ích trong việc giảm chi phí thiết lập mạng trong một
vài trường hợp. Điều này xuất phát từ thực tế là một tiến trình cài đặt tổng thể của một
mạng không dây đòi hỏi phải ít kết nối có dây hơn so với một mạng cố định, hoặc là
không có kết nối có dây nào cả. Điều này có thể rất hữu ích:
Triển khai mạng trong các khu vực khó kéo dây: Đó là trong trường hợp lắp đặt
cáp trong các dòng sông, đại dương v.v…Một ví dụ khác trong tình huống này là các chất
amiang (được kết hợp giữa ximăng và nước, là một chất độc cho phổi khi hit vào) được
phát hiện tại các tòa nhà cũ. Hít phải các hạt amiăng là rất nguy hiểm và do đó hoặc là
phải đặc biệt đề phòng khi thực hiện triển khai cáp hoặc là amiăng phải được loại bỏ.

Đáng tiếc là cả hai trường hợp đều tăng tổng chi phí cho việc triển khai mạng có dây.
Không được phép triển khai mạng có dây: Là tình huống triển khai mạng trong
một vài trường hợp như cho các tòa nhà lâu đời.
Triển khai một mạng tạm thời: trong trường hợp này, việc triển khai mạng có dây
không có ý nghĩa, khi mà mạng sẽ chỉ được dùng trong một khoảng thời gian ngắn.
Việc triển khai một giải pháp mạng không dây, như mạng WLAN là một giải pháp
tiết kiệm chi phí cao cho những trường hợp được kể trên. Hơn nữa, việc triển khai một
mạng không dây chiếm ít thời gian hơn là triển khai một mạng có dây. Lý do là: không có
sợi cáp nào được lắp đặt.
1.1. Sự phát triển của các mạng không dây
Truyền tin không đã tồn tại trong lịch sử của loài người. Kể cả thời xa xưa, con
người đã biết sử dụng những hệ thống truyền thông cổ xưa mà có thể được gọi là không
dây. Ví dụ như các loại tín hiệu bằng khói, các gương phản chiếu, cờ, lửa v.v…Có báo
cáo cho rằng những người Hy Lạp cổ đại sử dụng một hệ thống truyền thông bao gồm
một loạt các trạm giám sát nằm trên đỉnh đồi, mỗi trạm đều có thể nhìn thấy trạm gần đó
nhất. Người ở trên trạm nhận thông điệp từ trạm gần nhất, những người làm việc dưới
trạm viết lại thông điệp đó để gửi tới trạm tiếp theo. Việc sử dụng những thông điệp có hệ
thống này được trao đổi giữa 2 trạm cách xa nhau. Những hệ thống như vậy cũng được sử
dụng bởi những nền văn minh khác.


Tuy nhiên, có một cách logic hơn để công nhận nguồn gốc của các mạng không
dây mà chúng đã đã hiểu chúng như ngày nay, bắt đầu từ sự truyền tin radio đầu tiên.
Vào năm 1895, một vài năm sau một sự đột phá khác: sự phát minh ra điện thoại. Trong
năm này, Guglielmo Marconi đã biểu diễn truyền thông không dây dựa trên sóng radio
giữa một hòn đảo nhỏ thuộc vùng Wight và một tàu kéo cách xa đó 18 dặm. Sáu năm sau,
Marconi đã truyền thành công một tín hiệu radio ngang qua biển Atlantic từ Cornwall tới
Newfoundland và trong năm 1902 truyền thông 2 chiều đầu tiên ngang qua biển Atlantic
đã được thiết lập. Những năm sau đó, theo bước chân khám phá của Marconi, truyền tin
radio tiếp tục được cải tiến. Quay lại thời điểm của đại điện thoại radio ra đời vào năm

1915, khi cuộc hội thoại dựa trên radio được thiết lập giữa các tàu thủy.
1.1.1. Thời điểm sơ khai của điện thoại di động
Năm 1946, hệ thống điện thoại di động công cộng đầu tiên, được biết đến là MTS
(Mobile Telephone System) được giới thiệu tại 25 thành phố Mỹ. Do những hạn chế kỹ
thuật điện thoại, các thiết bị nhận của MTS có kích thước rất lớn và có thể phải dùng xe
tải để vận chuyển. Do vậy, nó được sử dụng cho điện thoại di động dành cho oto. MTS là
một hệ thống tín hiệu tương tự, nghĩa là nó xử lý thông tin âm thanh như một dạng sóng
liên tục. Dạng sóng này sau đó được sử dụng cho điều biến/giải điều biến các sóng mang
RF. Hệ thống này là dạng truyền bán song công , nghĩa là tại một thời điểm nhất định,
người dùng chỉ có thể nói hoặc là nghe. Để chuyển giữa hai chế độ đó, người dùng phải
ấn một nút đặc biệt trên thiết bị đầu cuối.
MTS sử dụng một trạm cơ sở BS (base station) với một bộ phát sóng đơn công
suất lớn bao trùm tất cả khu vực hoạt động của hệ thống. Nếu cần thiết phải mở rộng tới
các khu vực lân cận, một trạm BS khác cần phải được lắp đặt cho khu vực đó. Tuy nhiên,
bởi vì các trạm BS sử dụng các tần số giống nhau nên chúng cần phải cách nhau đủ xa để
không gây nhiễu sóng. Do các hạn chế về công suất, các thành phần di động không
truyền thẳng đến trạm BS mà mà truyền tới các địa điệm tiếp sóng nằm rải rác dọc theo
khu vực hoạt động của hệ thống. Những điểm tiếp sóng này được kết nối với trạm BS và
được tiếp âm các cuộc gọi tới nó. Để thực hiện một cuộc gọi từ một điện thoại cố định tới


một trạm đầu cuối MTS, đầu tiên người gọi phải quay một số đặc biệt để kết nối với một
người trực tổng đài MTS. Người gọi thông báo với người trực tổng đài đó số thuê bao di
động. Sau đó người trực tổng đài tìm một kênh truyền rỗi để chuyển cuộc gọi tới thiết bị
di động đầu cuối. Khi một người dùng di động muốn đặt một cuộc gọi, một kênh truyền
rỗi (nếu có) được giữ lại bởi người người trực tổng đài khi người đó được thông báo đặt
một cuộc gọi cho một điện thoại cố định cụ thể. Như vậy, các cuộc gọi MTS được chuyển
mạch một cách thủ công.
Hạn chế lớn nhất của MTS là việc chuyển mạch thủ công tất cả các cuộc gọi và
thực tế là có rất hạn chế số các kênh truyền rỗi. Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống

cung cấp sự hỗ trợ cho 3 kênh truyền, nghĩa là chỉ có 3 cuộc gọi có thể được phục vụ tại
một thời điểm trong cùng một khu vực.
Một bước tiến của MTS, gọi là IMTS (Improved Mobile Telephone System), được
đưa vào hoạt động trong những năm 1960. IMTS sử dụng tự động chuyển mạch cuộc gọi
và hỗ trợ truyền song công, do vậy loại trừ được sự tham gia trung gian của người trực
tổng đài trong một cuộc gọi và sự cần thiết của nút bấm để chuyển trạng thái gọi hoặc
nghe. Hơn nữa, IMTS sử dụng 23 kênh truyền.
1.2. Các hệ thống điện thoại mạng tế bào
1.2.1. Hệ thống điện thoại mạng tế bào tín hiệu tương tự
IMTS đã sử dụng dải tần một cách kém hiệu quả, đó đó chỉ cung cấp được công
suất nhỏ. Xa hơn nữa, thực tế cho thấy rằng các bộ phát tín hiệu công suất lớn của BS gây
ra nhiễu sóng tới các hệ thống cạnh nó cộng thêm vấn đề về khả năng hạn chế nhanh
chóng khiến cho hệ thống này ko có tính thực tế nữa. Một giải pháp cho các vấn đề này
được tìm ra trong suốt những năm 1950 và 1960 bởi các nhà nghiên cứu tại các phòng thí
nghiệm AT&Bell, thông qua việc sử dụng khái niệm mạng tế bào, điều này sẽ mạng đến
một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điện thoại di động trong một vài thập kỷ sau đó. Điều
thú vị đáng chú ý là cuộc cách mạng này khiến rất nhiều người phải ngạc nhiên, thậm chí
cả AT&T. Họ ước lượng chỉ khoảng 1 triệu khách hàng sử dụng mạng tế bào đến cuối thế
kỷ, tuy nhiên đến nay đã có hơn 100 triệu khách hàng sử dụng trên chỉ đất nước Hoa Kỳ.


Được đề xuất một cách mới mẻ vào năm 1947 bởi D.H. Ring, khái niệm mạng tế
bào thay thế độ bảo phủ khoảng không gian rộng lớn của các trạm BS bằng một số nhỏ
các trạm có độ bảo phủ nhỏ hơn. Khu vực bao phủ giống như mỗi một trạm BS được gọi
là “tế bào (cell)”. Do đó, khu vực hoạt động của hệ thống được chia ra thành một tập hợp
các tế bào không chồng chất nằm sát nhau. Dải tần cho phép được phân vùng thành các
kênh và mỗi một tế bào sử dụng các kênh của riêng nó. Các tế bào kề nhau sử dụng các
tập hợp kênh khác nhau để tránh nhiễu và các tập kênh giống nhau được sử dụng lại ở các
tế bào nằm xa nhau. Khái niệm này được biết đến là sự dùng lại tần số và cho phép một
kênh cụ thể được sử dụng trong nhiều hơn một tế bào, như thế làm tăng hiệu quả của dải

tần sử dụng. Mỗi một trạm BS được kết nối thông qua dây cáp tới một thiết bị được gọi là
MSC (Mobile Switching Center). Các MSC được kết nối với nhau thông qua dây cáp, cả
kết nối trực tiếp với nhau và kết nối thông qua một MSC khác gọi là MSC mức II. Các
MSC mức II có thể được kết nối với nhau thông qua MSC cấp III và v.v…Các MSC cũng
có trách nhiệm phân chia các tập kênh cho các tế bào khác nhau.
Khu vực bảo phủ nhỏ của các bộ phát tín hiệu của mỗi tế bào dẫn tới việc cần thiết
phải hỗ trợ người dùng chuyển giữa các tế bào mà không bị suy giảm đáng kể các cuộc
đàm thoại đang diễn ra. Tuy nhiên, vấn đề này, ngày nay được biết đến là handover (sự
chuyển giao-sự chuyển mạch tín hiệu di động từ kênh này sang kênh khác, từ tế bào này
sang tế bào khác) không thể giải quyết được tại thời điểm mà mạng khái niệm tế bào
được đề xuất và phải đợi tới khi có sự phát triển của vi chip (microprocessor), thiết bị
điều khiển tần số radio (RF) từ xa hiệu suất cao và các trung tâm chuyển mạch.
Thế hệ đầu tiên của các hệ thống tế bào (1G system) được thiết kế cuối những năm
1960 và bởi vì điều tiết chậm, việc triển khai nó mới bắt đầu vào đầu những năm 1980.
Những hệ thống này có thể được cho là thế hệ sau của MTS/IMTS khi mà chúng cũng là
các hệ thống tín hiệu tương tự. Dịch vụ dùng thử đầu tiên của một hệ thống mạng tế bào
đầy đủ với tín hiệu tương tự điều khiển được phát triển tại Chicago năm 1987. Hệ thống
tín hiệu tương tự thương mại đầu tiên tại Mỹ, được biết đến là Advanced Mobile Phone
System (AMPS), đi vào hoạt động vào năm 1982 chỉ cung cấp truyền tin tiếng nói. Các
hệ thống tương tự được sử dụng trong các khu vực khác trên thế giới, như là Total Access


Communication System (TACS) tại Anh, Ý, Tây Ban Nha, Australia, Ireland, MCS-L1
tại Nhật Bản và Nordic Mobile Telephone (NMT) tại một vài quốc gia khác. AMPS vẫn
phổ biến tại Mỹ nhưng hiện tại các hệ thống analog đã it được sử dụng tới. Tất cả những
tiêu chuẩn này sử dụng dải điều biến tần số (FM) cho tiếng nói và thực hiện các quyết
định chuyển mạch tế báo cho một di động tại các trạm BS dựa trên khả năng nhận được
tại các trạm BS gần thiết bị di động đó. Dải tần có thể dùng được trong phạm vi mỗi tế
bào được phân vùng thành một số lượng các kênh truyền và mỗi cuộc gọi được gán cho
một cặp kênh riêng. Truyền thông trong phạm vi thành phần nối dây của hệ thống cũng

kết nối với PSTN (Packet Switched Telephone Network), sử dụng mạng chuyển mạch
gói.
1.2.2. Mạng điện thoại tế bào kỹ thuật số
Các hệ thống mạng tế bào analog là bước đệm đầu tiên cho nền công nghiệp điện
thoại di động. Mặc dù có những thành công đáng kể, nhưng chúng có một số điểm bất lợi
làm hạn chế khả năng hoạt động hiệu quả của chúng. Những điểm hạn chế này được giảm
đi bằng các hệ thống mạng tế bào thế hệ thứ 2 (2G systems) với việc thay thế dữ liệu kỹ
thuật số. Nó được thực hiện bằng việc truyền tín hiệu âm thanh qua bộ chuyển đổi
Analog to Digital (A/D) và sử dụng luồng bit thu được để điều biến một sóng mang RF.
Quá trình chuyển đổi ngược lại được thực hiện tại đầu nhận.
So sánh với các hệ thống analog, các hệ thống kỹ thuật số có một số lợi ích sau:
- Lưu lượng kỹ thuật số có thể dễ dàng được mã hóa để mang lại sự riêng tư và
tính bảo mật. Các tín hiệu được mã hóa không thể bị chặn lại và bị nghe trộm bởi các bên
không có quyền (ít nhất là không được trang bị thiết bị quá mạnh và tối tân). Sự mã hóa
mạnh mẽ là điều không thể trong các hệ thống analog khi mà hầu hết các thời điểm
truyền dữ liệu đều không có sự bảo vệ nào cả. Do vậy, cả các cuộc hội đàm và truyền tín
hiệu mạng có thể dễ dàng bị chặn lại. Trong thực tế, đây đã từng là một vấn đề lớn trong
các hệ thống mạng 1G khi mà trong nhiều trường hợp người nghe trộm lấy được các số
định danh và sử dụng chúng bất hợp pháp để gọi điện.


- Sử dụng dữ liệu analog khiến cho các hệ thống mạng 1G dễ bị nhiễu, dẫn tới việc
chất lượng các cuộc gọi bị biến đổi mạnh. Trong các hệ thống kỹ thuật số, có thể sử dụng
kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi cho các luồng bit âm thanh. Những kỹ thuật này khiến
cho tín hiệu được truyền đi mạnh mẽ hơn khi mà đầu nhận có khả năng phát hiện và sửa
các lỗi bit. Do vậy, những kỹ thuật này làm cho các tín hiệu “sạch sẽ” với rất it hoặc
không có sai sót, điều đó tất nhiên sẽ nâng cao chất lượng cuộc gọi. Hơn nữa, dữ liệu kỹ
thuật số có thể nén được để tăng hiệu quả sử dụng dải tần số.
- Trong các hệ thống analog, mỗi sóng mang RF là rành riêng cho một người
dùng, bất kể người dùng có đang gọi hay là không. Trong các hệ thống kỹ thuật số, mỗi

sóng mang RF được chia sẻ cho hơn một người dùng, cả việc sử dụng các khe thời gian
khác nhau hay là các mã khác nhau cho mỗi người dùng. Các khe hoặc mã được gán cho
những người dùng chỉ khi nào họ có lưu lượng (cả âm thanh và dữ liệu) để gửi.
Một số các hệ thống 2G đã được phát triển tại các khu vực khác nhau trên thế giới.
Hầu hết chúng bao gồm sự hỗ trợ cho các dịch vụ nhắn tin, như dịch vụ nhắn tin nổi tiếng
SMS (Short Message Service) và một số các dịch vụ khác, như là định danh tính người
gọi. Các hệ thống 2G cũng có thể gửi dữ liệu, mặc dù tại tốc độ rất chậm (khoảng
10kbps). Tuy nhiên, gần đây, những người điều hành đang cung cấp các sự nâng cấp cho
các hệ thống mạng 2G của họ. Những sự nâng cấp này cũng được biết đến là các giải
pháp 2.5G, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn.
1.2.3. GSM
Trên khắp châu Âu, một bộ phận giải tần mới trong khoảng 900MHz đã được thực
hiện sẵn sang cho các hệ thống 2G. Sau đó, sự phân phối này theo sau sự phân phối các
tần số tại băng tần 1800MHz. Các hoạt động 2G tại châu Âu được khởi phát trong năm
1982 với sự thành lập của nhóm nghiên cứu nhắm tới xác định một tiêu chuẩn chung
châu Âu. Tên của nó là Groupe Speciale Mobile (sau đó đổi tên thành Global System for
Mobile Communications). GSM đến từ tên của nhóm khởi xướng mang lại thành quả tiêu
chuẩn chung. Ngày nay, phổ biến nhất là công nghệ mạng 2G; năm 1999 có 1 triệu thuê
bao mới mỗi tuần. Sự phổ biến này không chỉ bởi vì hiệu quả của nó mang lại, mà còn


bởi vì sự thật là chỉ có tiêu chuẩn mạng 2G trên toàn châu Âu. Có thể cho rằng đó là một
lợi ích khi nó đơn giản hóa việc chuyển vùng của các thuê bao giữa các nhà điều hành
mạng và các quốc gia.
Sự triển khai mạng GSM thương mại đầu tiên được thực hiện vào năm 1992 và sử
dụng dải tần 900MHz. Hệ thống sử dụng băng tầng 1800MHz được biết là DCS 1800
nhưng về cơ bản nó vẫn là GSM. GSM cũng có thể hoạt động tại dải băng tần 1900MHz
được sử dụng lại Mỹ cho một vài hệ thống mạng kỹ thuật số và tại dải băng tần 450MHz
để cung cấp một con đường di chuyển từ chuẩn NMT 1G cho phép sử dụng dải băng tần
này vào mạng 2G.

Cho đến khi sự hoạt động được quan tâm đến, GSM xác định một số các kênh
truyền tần số được tổ chức thành các khung và lần lượt được chia thành các khe thời gian.
Cấu trúc chính xác của các kênh truyền GSM được mô tả ở phần cuối của sách; tuy
nhiên, phần này chỉ đề cập đến các khe thời gian được sử dụng để cấu tạo lên cả các kênh
truyền cho lưu lượng người dùng và các bộ điều khiển như là điều khiển chuyển giao,
đăng ký, thiết lập cuộc gọi v.v…Lưu lượng người dung có thể là cả âm thanh lẫn dữ liệu
tốc độ chậm, khoảng 14.4kbps.
1.2.4. HSCSD và GPRS
Lợi ích của GSM là sự hộ trợ của nó cho một vài công nghệ mở rộng đạt được tốc
độ cao hơn cho các ứng dụng truyền dữ liệu. Hai công nghệ đó là High Speed Circuit
Switched Data (HSCSD) và General Packer Radio Service (GPRS). HSCSD chỉ đơn giản
là sự nâng cấp lên từ GSM. Đối lập về bản chất với GSM, nó mang đến nhiều hơn một
khe thời gian trên 1 khung cho một người dùng; từ đó làm tăng lên tốc dộ truyền dữ liệu.
HSCSD cho phép một điện thoại sử dụng hai, ba đến bốn khe trên một khung để đạt được
tốc độ lần lượt là 57.6, 43.2 và 28.8 kbps. Sự hỗ trợ cho các liên kết không đối xứng cũng
được cung cấp, nghĩa là rốc độ tải xuống (downlink) có thể khác với tốc độ tải lên
(uplink). Một vấn đề của HSCSD là thực tế nó giảm thời lượng pin, vì thực tế khe sử
dụng tăng lên khiến cho đầu cuối gửi nhiều lần hơn trong chế độ truyền và nhận tín hiêu.
Tuy nhiên, vì thực tế là bên nhận đỏi hỏi tiêu hao ít hơn đáng kể so với bên truyền,


HSCSD vẫn hiệu quả cho việc duyệt web khi mà việc download diễn ra nhiều hơn là
upload.
Sự hoạt động của GPRS dựa trên nguyên tắc giống với HSCSD: phân phối nhiều
khe hơn trong phạm vi một khung. Tuy nhiên, sự khác nhau ở chỗ GSM là chuyển mạch
gói còn GSM và HSCSD là chuyển mạch vòng. Nghĩa là đầu cuối của GSM và HSCSD
duyệt Internet tại 14.4 kbps chiếm 14.4 kbps GSM/HSCSD vòng cho toàn bộ quá trình
kết nối, mặc dù sự thật là hầu hết thời gian được gửi là đọc cac trang Web (chỉ download)
nhiều hơn là gửi đi các thông tin. Do đó, khả năng của hệ thống bị mất đi đáng kể. GPRS
sử dụng băng thông theo yêu cầu (trong trường hợp ví dụ trên, chỉ khi nào người dùng

download một trang mới). Ở GPRS, một liên kết đơn 14.4 kbps có thể được chia sẻ cho
hơn một người dùng, được cung cấp tất nhiên là những người dùng đó không cố gắng
dùng hết liên kết đó tại tốc độ đó cùng một thời điểm; đúng hơn là mỗi người dùng được
chia một kết nối rất chậm có thể cho những khoảng thời gian ngắn sử dụng cho dung
lương thêm vào để gửi các trang web. Các đầu cuối GPRS hỗ trợ một sự đa dạng về tốc
độ, khoảng từ 14.4 đến 115.2 kbps, cho cả các cấu hình đối xứng và không đối xứng.
1.2.5. D-AMPS
Ngược lại với châu Âu, nơi mà GSM chỉ có một chuẩn 2G được triển khai, ở Mỹ
có hơn một hệ thống 2G đang sử dụng. Năm 1993, một hệ thống dựa trên khe thời gian là
IS-54, cung cấp khả năng tăng gấp 3 lần trong dung lượng của hệ thống trên AMPS, đã
được triển khai. Một sự cải tiến của IS-54 là IS-136 được giới thiệu năm 1996 và hỗ trợ
các thêm chức năng. Những tiêu chuẩn này cũng được biết đến là gia đình kỹ thuật số
AMPS (D-AMPS). D-AMPS cũng hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ thấp, với phạm vi tiêu
biểu khoảng 3 kbps. Giống như HSCSD và GPRS trong GSM, một sự cải tiến cho D-
AMPS cho truyền dữ liệu là D-AMPS+ cho phép tăng tốc độ truyền trong phạm vi từ 9.6
đến 19.2 kbps. Những phạm vi đó hiển nhiên nhỏ hơn phạm vi được hỗ trợ bởi các sự mở
rộng của GSM. Cuối cùng, một sự mở rộng khác cung cấp khả năng gửi dữ liệu là
Cellular Digital Packet Data (CDPD). Đó là một vật phủ việc chuyển mạch gói cho cả
AMPS và D-AMPS, cung cấp các tốc độ truyền giống như của D-AMPS+. Những lợi ích


đem lại là nó rẻ hơn D-AMPS+ và nó là cách duy nhất để cung cấp sự hỗ trợ truyền dữ
liệu trong một mạng analog AMPS.
1.2.6. IS-95
Năm 1993, IS-95 - một hệ thống 2G khác cũng được kể đến là cdmaOne, được
chuẩn hóa và là những hệ thống thương mại đầu tiên được triển khai tại Hàn Quốc và
Hông Kong trong năm 1995, theo sau là sự triển khai của Mỹ trong năm 1996. IS-95 sử
dụng CDMA (Code Division Multiple Access). Trong hệ thống IS-95, các tín hiệu của
nhiều thiết bị di động trong một tế bào được phân biệt bởi sự phân bố của chúng với các
mã khác nhau, cùng một lúc sử dụng một kênh tần số. Do đó, các tế bào lân cận có thể sử

dụng các tần số giống nhau, không giống như các tiêu chuẩn khác được thảo luận trong
xa hơn. IS-95 không thích hợp với IS-136 và sự triển khai của nó ở Mỹ bắt đầu từ năm
1995. Cả IS-95 và IS-136 đều hoạt động trong cùng các dải tần với AMPS. IS-95 được
thiết kế để hỗ trợ các đầu cuối 2 chế độ có thể hoạt động dưới cả hai mạng IS-95 và
AMPS. IS-95 hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tại tốc độ 4.8 và 14.4 kbps. Một sự mở rộng cho
IS-95 là IS-95b hay cdmaTwo, cung cấp hỗ trợ cho tốc độ 115.2 kbps bằng cách cho mỗi
điện thoại sử dụng 8 mã khác nhau để thể hiện 8 cuộc truyền tin trong cùng một thời
điểm.
1.3. Các hệ thống truyền dữ liệu không dây
Mô hình điện thoại tế bào chủ yếu hướng tới truyền âm. Tuy nhiên, từ khi các hệ
thống dữ liệu không dây được sử dụng cho việc truyền dữ liệu, chúng bắt đầu trở thành
kỹ thuật số. Những hệ thống này được mô tả bởi sự truyền tin một cách ồ ạt: trừ khi chỉ
có một gói dữ liệu được gửi đi, các đầu cuối giữ trạng thái chờ. Hệ thống dữ liệu không
dây đầu tiên được phát triển vào năm 1971 tại đại học Hawaii dưới dự án nghiên cứu
ALOHANET. Ý tưởng của dự án là cung cấp truyền thông 2 chiều giữa các máy tính
nằm trải trên 4 hòn đảo và một máy tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng
đường điện thoại. ALOHA sử dụng một cấu trúc mạng hình sao với máy tính trung tâm
đóng vai trò là một máy chủ truy cập. Bất kỳ 2 máy tính nào cũng có thể liên lạc với nhau
bằng cách chuyển tiếp thông tin thông qua máy chủ. Chúng ta sẽ được thấy ở cuối


chương này là hiệu năng của mạng là chậm, tuy nhiên những lợi ích của hệ thống chính là
tính đơn giản của nó. Mặc dù ALOHA không có tính di động, nhưng nó là cơ sở cho các
hệ thống dữ liệu không dây.
1.3.1. Mạng cục bộ không dây (WLANs)
WLANs được sử dụng để cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao trong phạm vi một
khu vực tương đối nhỏ như là một tòa nhà hoặc trường đại học. Sự lớn mạnh của WLAN
bắt đầu từ giữa những năm 1980 và bùng nổ bởi quyết định xác nhận không cần giấy
phép sử dụng các dải băng tần ISM (Industrial, Scientific and Medical) của ủy ban FCC
(Federal Communications Commission) – Hoa Kỳ. Tuy nhiên, những dải băng tần này có

thể là vấn đề gây nhiễu đáng kể, do vậy, FCC thiết lập một hạn chế công suất trên mỗi
đơn vị băng thông cho các hệ thống sử dụng các dải băng tần ISM. Quyết định của FCC
đã là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực WLANs. Trong những năm gần đây, tuy
nhiên việc thiếu các tiêu chuẩn đã cho phép sự xuất hiện của nhiều sản phẩm độc quyền
do đó phân chia thành nhiều thị trường, các bộ phận trong đó có thể không tương thích
với nhau.
Sự cố gắng để định nghĩa một tiêu chuẩn đầu tiên được thực hiện vào cuối những
năm 1980 bởi nhóm cộng tác IEEE 802.4, nhóm này có trách nhiệm cho sự phát triển của
phương pháp truy cập kênh token-passing (Phương pháp truy cập dùng trong mạng
Token Ring gọi là Token passing). Nhóm này đã quyết định rằng token-passing là một
phương pháp kém hiệu quả để điều khiển một mạng không dây và đã gợi ý sự phát triển
của một tiêu chuẩn thay thế khác. Kết quả là, ủy ban chấp hành của dự án IEEE 802
(Executive Committee of IEEE Project 802) đã quyết định thiết lập nhóm cộng tác IEEE
802.11, sau đó nhóm này có trách nhiệm cho việc xác định các tiêu chuẩn tầng MAC và
tầng vật lý cho WLANs. Chuẩn 802.11 đầu tiên cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên tới 2
Mpbs sử dụng cả truyền tin dải tần rộng trong dải tần ISM hoặc truyền tin hồng ngoại
tuyến. Tháng 9-1999, hai phần bổ xung cho tiêu chuẩn đầu tiên được xác nhận bởi IEEE
Standart Board. Tiêu chuẩn đầu tiên, 802.11b, mở rộng hiệu năng của tầng vật lý 2.4GHz
đã tồn tại trước đó với tiềm năng tốc độ truyền dữ liệu lên tới 11 Mbps. Tiêu chuẩn thứ 2,


802.11a nhắm tới cung cấp một tầng vật lý mới tốc độ cao (từ 20-54 Mbps) trong dải
băng tần 5GHz ISM. Tất cả những tiêu chuẩn khác nhau này đều sử dụng chung giao
thức Medium Access Protocol (MAC), được biết đến là Distributed Foundation Wireless
MAC (DFWMAC). Đây là giao thức thuộc về họ các giao thức Carrier Sense Multiple
Access thích hợp cho môi trường không dây. IEEE 802.11 thường được nhắc đến là một
Ethenet không dây và có thể hoạt động trong cả chế độ ad hoc hoặc chế độ tập chung.
Một mạng ad hoc WLAN là một mạng ngan hàng được thiết lập để phục vụ nhu cầu tạm
thời. Không có cơ sở hạ tầng mạng nào cần phải xây dựng và việc điều khiển mạng được
phân tán tới các node mạng. Một cơ sở hạ tầng mạng WLAN tạo ra hiệu quả làm việc của

một mạng cố định tốc độ cao hơn hoặc một mạng xương sống không dây. Trong một cấu
trúc mạng như vậy, các node di động truy cập vào kênh không dây dưới sự kết hợp với
một BS, trạm này cũng có thể giao tiếp WLAN với một mạng xương sống cố định.
Một chuẩn WLAN thêm vào cho IEEE 802.11 là HIPERLAN (High Performance
European Radio LAN), được phát triển bởi nhóm RES10 của ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) là một chuẩn Pan-European cho WLAN tốc độ
cao. Chuẩn HIPERLAN 1 gồm cả các tầng MAC và tầng vật lý, cho phép truyền dữ liệu
với tốc độ từ 2 đến 25 Mbps bằng cách sử dụng điều biến sóng radio băng thông hẹp
trong dải băng tần 5.2GHz. HIPERLAN 1 cũng sử dụng một giao thức tựa CSMA. Mặc
du thực tế là nó cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn hầu hết các chuẩn 802.11 khác
nhưng nó lại it phổ biến hơn do việc cài đặt cơ bản lớn hơn. Giống như IEEE 802.11,
HIPERLAN 1 co thể hoạt đông trong cả chế độ ad hoc hoặc trong chế độ giám sát của
một trạm BS mà trạm này cho phép truy cập đến một mạng xương sống cố định
1.3.2. ATM không dây (WATM)
Năm 1996 diễn đàn ATM công nhận một nhóm nghiên cứu đã có cống hiến cho
WATM. WATM nhắm tới việc kết hợp các lợi ich di chuyển tự do của các mạng không
dây với thống kê đa thành phần (sự linh hoạt phân phối băng thông) và đảm bảo chất
lượng dịch vụ (QoS) được hỗ trợ bởi các mạng ATM truyền thống. Những thuộc tính tiếp
đó là cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện trên môi trường không dây, không


được hỗ trợ trong các mạng LAN thông thường bởi vì thực tế là những ứng dụng này
được tạo ra cho lưu lượng dữ liệu không đồng bộ. Nhiều năm sau, các nghiên cứu đưa
đến một số các phiên bản mẫu của WATM
Một sự cố gắng hướng tới sự phát triển của một hệ thống WLAN cung cấp khả
năng cho WATM là HIPERLAN 2. Đây là một hệ thống hướng kết nối phù hợp cho
ATM, nó sử dụng các gói tin có dung lượng cố định và cho phép truy cập không dây tốc
độ cao (lên tới 54 Mbps tại tầng vật lý) tới các mạng khác nhau. Tính chất hướng kết nối
của nó hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi chất lượng dịch vụ.
1.3.4. Các mạng cá nhân (PANs)

PANs là bước tiếp theo sau các mạng LAN và nhắm tới các ứng dụng đòi hỏi
truyền thông trong một phạm vi nhỏ (thường vài mét). Những nghiên cứu đầu tiên cho
PANs được đưa ra trong năm 1996. Tuy nhiên, nỗ lực đầu tiên để xác định một chuẩn
cho PAN thuộc về một dự án của Ericsson năm 1994, nó nhắm tới việc tìm ra một giải
pháp cho truyền thông không dây giữa điện thoại di động và các phụ kiện liên quan (như
bộ nghe rảnh tay). Dự án này tên là Bluetooth (lấy theo tên của một vị vua đã thống nhất
các bộ tộc Viking). Ngày nay, nó là một chuẩn công ngiệp được thừa nhận bởi hơn 100
công ty, rất nhiều các sản phẩm Bluetooth đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường. Phiên bản
gần đây nhất được phát hành năm 2001. Bluetooth hoạt động ở dải băng tần 2.4GHz, nó
hỗ trợ các kênh tiếng nói 64 kbps và các kênh dữ liệu đồng bộ với tốc độ vào khoảng 721
kbps. Các phạm vi hoạt động cho phép là khoảng từ 10 mét (tại công suất truyền tin
khoảng 1 mW) và 100 mét (tại công suất truyền tin khoảng 10 mW).
Một dự án PAN khác là HomeRF; phiên bản cuối cùng được phát hành trong năm
2001. Phiên bản này cho phép kết nối truyền tin tiếng nói 32 kbps và truyền dữ liệu lên
tới 10 Mbps. HomeRF cũng hoạt động ở dải băng tần 2.4 MHz và hỗ trợ truyền trong
phạm vi 50 mét. Tuy nhiên Bluetooth dường như có nhiều nghành công nghiệp ủng hộ
hơn HomeRF.
Năm 1999, IEEE cũng tham ra lĩnh vực chuẩn hóa PAN với sự thành lập của
nhóm cộng tác 802.15. Nhưng bởi vì thực tế là Bluetooth và HomeRF đã đi trước thời đại


hơn IEEE, cho nên mục đích của nhóm cộng tác IEEE 802.15 sẽ là hoàn chỉnh khả năng
tương tác với các dự án trên.
1.4. Các hệ thống truyền thông vệ tinh
Thời đại của các hệ thống vệ tinh bắt đầu từ năm 1957 với sự phóng vệ tinh
Spunik của Liên bang SoViet. Tuy nhiên, các khả năng truyền thông của Sputnik là rất
hạn chế. Vệ tinh truyền thông thật sự đầu tiên là AT&T Telstar 1 được phóng bởi NASA
năm 1962. Telstar 1 được cải tiến năm 1963 bởi phiên bản kế tiếp của nó, Telstar 2. Từ
kỷ nguyên của Telstar đến ngày nay, truyền thông vệ tinh đã có có được sự lớn mạnh
vượt bậc nhờ cung cấp các dịch vụ như dữ liệu, thông báo, dịch vụ tiếng nói, truyền hình,

truy cập Internet và một số các dịch vụ di động khác.
Các quỹ đạo bay của vệ tinh thuộc về 3 mức độ khác nhau. Theo sự tăng lên của
độ cao, chúng là loại quỹ đạo tròn LEO (Low Earth Orbit), MEO (Medium Earth Orbit)
và GEO (Geosynchronous Earth Orbit) ở các khoảng cách trong phạm vi lần lượt từ 100-
1000km, 5000-15000km và khoảng 36000km. Cũng tồn tại những vệ tinh sử dụng quỹ
đạo hình elip. Những vệ tinh loại này cố gắng kết hợp độ trễ truyền tin thấp của các hệ
thống LEO với sự ổn định của các hệ thống GEO.
Phương hướng phát triển ngày nay hướng về sử dụng các quỹ đạo LEO, nó có độ
trễ truyền tin nhỏ và cấu trúc đơn giản và các thiết bị mắt đất nhẹ hơn. Một số hệ hống
LEO đã xuất hiện như là Globalstar và Iridium. Chúng cung cấp các dịch vụ tiếng nói và
dữ liệu ở tốc độ lên tới 10 kbps thông qua một chòm dày đặc các vệ tinh của LEO.
1.5. Các hệ thống mạng tế bào thứ hệ thứ 3 và xa hơn
Mặc dù có những thành công lớn và được thị trường đón nhận nhưng các hệ thống
mạng 2G vẫn có những hạn chế về mặt tốc độ truyền tin tối đa. Trong khi thực tế, đây
không phải là yếu tố hạn chế về chất lượng thoại được cung cấp, nó khiến cho các hệ
thống 2G trở nên vô ích về mặt thực tế cho các nhu cầu gia tăng của các ứng dụng dữ liệu
di động tương lai. Trong tương lai nhiều năm tới, con người sẽ muốn có thể sử dụng các
thiết bị di động của họ cho nhiều dịch vụ khác nhau, từ những cuộc gọi đơn giản, duyệt
web và email cho tới các dịch vụ ngốn nhiều băng thông như hội nghị truyền hình, các


ứng dụng thời gian thực và lưu thông hàng loạt. Để minh họa cho sự kém hiệu quả của
các hệ thống 2G cho các ứng dụng đỏi hỏi khả năng thực hiện, ta xét một quá trình truyền
một bài thuyết trình 2Mb. Việc truyền tải sẽ mất khoảng 28 phút nếu sử dụng hệ thống
truyền tin tốc độ 9.6 kbps của GSM. Rõ ràng là các dịch vụ tương lai không thể được
thấy trên các hệ thống 2G hiện tại.
Để cung cấp sự hỗ trợ hiệu quả cho các dịch vụ trên, làm việc trên các hệ thống
mạng tế bào thế hệ thứ 3 (3G) được bắt đầu bởi ITU (International Telecommunication
Union) vào năm 1992. Kết của của việc nỗ lực tiêu chuẩn hóa được gọi là IMT-2000
(International Mobile Telecommunications 2000) bao gồm một số chuẩn khác của 3G.

Ví dụ như EDGE, một hệ thống dựa trên TDMA tiến hóa từ GSM và IS-136, cung cấp
tốc độ truyền lên tới 473 kbps và tương thích ngược với GSM/IS-136;
Thế hệ di động thứ 3 (3G): Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dự liệu cao, capacity
của hệ thống lớn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác. Có một loạt các
chuẩn công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD
lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA.



Hình 1.1. Sự phát triển của công nghệ mạng tế bào


- UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA.
UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP. UMTS là công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các
nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc độ dữ liệu tối đa là 1920Kbps (gần
2Mbps). Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi. Để cải tiến tốc độ dữ liệu
của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị. Khi cả 2 kỹ thuật này được
triển khai, người ta gọi chung là HSPA. HSPA thường được biết đến như là công nghệ
3,5G.
HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di động).
Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8Mbps (hoặc
tốt lắm là 3,6Mbps). Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm 2008, 207 mạng HSDPA
đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thương mại hoá ở 89 nước trên thế giới.
HSUPA: tăng tốc độ uplink (đường lên) và cải tiến QoS. Kỹ thuật này cho phép
người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết). Cũng trong cùng báo
cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đã triển khai mạng HSUPA
ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA.
CDMA2000 là người "nối giỏi" của 2G CdmaOne, đại diện cho họ công nghệ bao
gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO
(Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and Voice).

CDMA2000 được chuẩn hoá bởi 3GPP2. Lẽ thường tình thì CDMA2000 là công nghệ
3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne.
CDMA2000 1xRTT: chính thức được công nhận như là một công nghệ 3G, tuy
nhiên nhiều người xem nó như là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G. Tốc độ của
1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới hạn tốc độ
peak ở 144Kbps.
CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể
cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường lên. 1xEV-DO
Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps và đặc biệt có
thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà
cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ 73,5Mbps.


Theo một báo cáo trên www.cdg.org site, 3G CDMA2000 EV-DO đã vượt con số 83
triệu thuê bao vào tháng 9 năm 2007.
CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.
CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống và đến
307Kbps cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc
phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon
Wireless và Sprint đã chọn EV-DO.
TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi "China Communications
Standards Association" và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung
Quốc. TD-SCDMA dùng song công TDD. TD-SCDMA có thể hoạt động trên một dãi tần
hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps). Ngày xuất hành của
TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần. Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã diễn ra từ
đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic gần đây.
Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không
dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm
năng nhất cho truyền thông 4G. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa
truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống dùng cho

di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp. 3 GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc
độ cao. Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng
cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử dụng có thể dễ
dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng
GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA.
3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa
phương tiện với tốc độ trên 100Mb/s khi di chuyển ở tốc độ 3km/h, và đạt 30Mb/s khi di
chuyển ở tốc độ cao 120km/h. Tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với tốc độ truyền dữ
liệu của công nghệ HSDPA (truy nhập gói dữ liệu tốc độ cao). Do công nghệ này cho
phép sử dụng các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển ở bất kỳ tốc độ
nào nên nó có thể hỗ trợ sử dụng các dịch vụ nội dung có dung lượng lớn với độ phân
giải cao ở cả điện thoại di động, máy tính bỏ túi PDA, điện thoại thông minh


Ưu điểm nổi bật:
- Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mbps và trên kênh
đường lên có thể đạt 50 Mbps.
- Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển.
- Sẽ không còn chuyển mạch kênh. Tất cả sẽ dựa trên IP. VoIP sẽ dùng cho dịch
vụ thoại.
- Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời. Tuy nhiên mạng 3G
LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại. Điều này hết sức
quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì không cần thay đổi toàn bộ
cơ sở hạ tầng mạng đã có.
- OFDMA và MIMO được sự dụng trong 3G LTE thay vì CDMA như trong 3G.
Chuẩn UMB hiện nay được phát triển bởi 3GPP2 với kế hoạch là sẽ thương mại
hoá trước 2009. Một số đặc điểm kỹ thuật như sau:
Các kỹ thuật Multiple radio và antenna tiên tiến:
- Multiple Input Multiple Output (MIMO), đa truy nhập phân chia theo không gian
(Spatial Division Multiple Access (SDMA)) và kỹ thuật Beamforming Antenna.

- Các kỹ thuật quản lý nhiễu tiên tiến (Improved interference management
techniques)
Tốc độ dữ liệu cao nhất (peak data rates)
- Lên tới 288 Mbps đường lên
- 75 Mbps đường xuống
Lên tới 1000 người sử dụng VoIP đồng thời (với sự cấp phát 20 MHz FDD)
Cho đến khi tương lai của các mạng không dây được quan tâm, ta có thể hình
dung ra được sự phát triển sẽ hướng tới một hệ thống kết hợp mà nó sẽ đưa ra một nền
tảng chuyển mạch gói (có thể dựa trên IP) chung cho các hệ thống không dây. Đây là
mục đích của các mạng tế bào thế hệ thứ 4 (4G) nhắm tới thị trường năm 2010 và xa hơn.
Các nền tảng thống nhất được hình dung cho mạng không dây 4G sẽ cung cấp sự tích hợp
rõ ràng với các mạng cố định và cho phép người dùng truy cập liên tục những nội dung
đa phương tiện như âm thanh, dữ liệu và phim ảnh mà không quan tâm đến các phương


pháp truy cập của các mạng không dây khác nhau được bao hàm. Tuy nhiên, do khoảng
thời gian cho đến khi chúng được triển khai, một số vấn đề liên quan đến các mạng 4G
trong tương lai không rõ ràng và phụ thuộc nhiều vào sự phát triển của thị trường viễn
thông và xã hội nói chung.