ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÁC LOẠI VI KHUẨN KHÁC NHAU

CHƯƠNG I
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐTDĐ TRÊN THẾ GIỚI
I.1 VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG GSM
ĐTDĐ được đưa ra đầu tiên ở Mỹ là hệ thống dân dụng sử dụng cấu trúc ô
(cell) ở băng tần 150 MHz vào năm 1946.
Từ những năm 60 kênh thông tin di động có dải tần 300 KHz với kĩ thuật
FM ở băng tần 450 MHz được hiệu suất sử dụng phổ tăng gấp 4 lần so với trước.
Tháng 12 năm 1971 người ta đưa ra hệ thống cellular kĩ thuật tương tự, điều
chế tần số ở dải tần 850 MHz.
Tháng 10 năm 1983 hệ thống ĐTDĐ AMPS (Advanced Mobile Phone
Service) của Mỹ đã được đưa vào sử dụng và phát triển mạnh mẽ.
Ở châu Âu, các nước Bắc Âu đã phát triển hệ thống cellular NMT (Nordic
Mobile Telephone) với băng tần 450 MHz (NMT - 450) vào năm 1981 và băng
tần 900 MHz (NMT - 900) vào tháng 10 năm 1986.
Ở nước Anh phát triển hệ thống cellular 900 MHz trên cở sở tiêu chuẩn
AMPS của Mỹ với tên gọi TACS (Total Access Communication System) vào năm
1985.
Tại Tây Đức phát triển hệ thống cellular ở băng tần 450 MHz với tên là
C-450 từ tháng 11 năm 1985.
Tuy nhiên do nhu cầu ngày càng tăng nhất là về dung lượng, các hệ thống
này dần dần không thoả mãn được nữa. Mặt khác do các tiêu chuẩn của các hệ
thống không tương thích nhau làm cho sự chuyển giao không đủ rộng như mong
muốn.
Trước những vấn đề trên vào tháng 9 năm 1987 trong hội nghị Châu Âu về
bưu chính viễn thông, 17 quốc gia Châu Âu đang sử dụng điện thoại di động số đã
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 1
kí một biên bản ghi nhớ làm nền tảng cho mạng thông tin di động số thống nhất
toàn Châu Âu.
Năm 1988, viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI - European
Telecommunication Standard Institute) đã thành lập nhóm chuyên trách về dịch vụ

thông tin di động GSM (Global System for Mobile Telecommunication). Nhóm
này có nhiệm vụ đưa ra các tiêu chuẩn thống nhất cho hệ thống thông tin di động
số GSM dưới hình thức các khuyến nghị lấy các tiêu chuẩn này làm cơ sở cho
mạng thông tin di động, làm cho chúng tương thích với nhau. Thực hiện điều này
GSM có quan hệ mật thiết với các tổ chức tiêu chuẩn viễn thông khác trên thế
giới.
Với GSM việc thực hiện lưu động (roaming) ở châu Âu là hoàn toàn tự
động, ngoài ra GSM còn cung cấp một số tính năng khác như thông tin số liệu tốc
độ cao, Fax và các dịch vụ khác ...
Ngày nay hệ thống TTDĐ toàn cầu GSM đã chiếm tới hơn 70% thị trường
TTDĐ toàn thế giới với hơn 600 triệu thuê bao do hơn 450 nhà cung cấp dịch vụ ở
172 quốc gia. Qua đó khẳng định ưu thế của hệ thông GSM với các hệ thống
TTDĐ khác.
Các hệ thống GSM vẫn đang thu hút được sự quan tâm của các nhà khai
thác dịch vụ mới do GSM có :
- Hệ thống tiêu chuẩn rõ ràng
- Dễ dàng trong triển khai, lắp đặt
- Áp dụng cấu trúc mở cho việc roaming quốc tế
- Cung cấp dịch vụ gia tăng giá trị
Do vậy việc chấp nhận GSM đồng nghĩa với việc thu được lợi nhuận nhanh,
ít chịu rủi ro và thoả mãn được nhu cầu khách hàng.
Điều tạo nên sự thành công của hệ thống GSM đó là giải pháp đầu cuối tới
đầu cuối hoàn thiện, từ hạ tầng mạng lưới và dịch vụ đến thiết bị đầu cuối, máy
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 2
cầm tay và hệ thống tính cước. Qua đó GSM trở thành tiêu chuẩn chung cho hệ
thống thông tin di động toàn cầu mang lại nhiều dịch vụ di động cho khách hàng
đồng thời cũng khẳng định vị thế mạnh mẽ nổi trội của mình trong thị trường các
thế hệ thông tin di động.
GSM tạo ra một hành lanh quan trọng cho sự phát triển lĩnh vực thông tin di

động trong tương lai, qua việc đưa ra các giải pháp trực tiếp dẫn tới sự phát triển
của công nghệ TTDĐ thế hệ 3 : GPRS, EDGE và W-CDMA.
I.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA GSM TRONG THỜI KÌ HIỆN NAY
Vấn đề lớn nhất đặt ra cho các nhà khai thác dịch vụ thông tin di động GSM
là tốc độ và dung lượng.
Hệ thống GSM sẽ không còn duy trì được sức mạnh và thành công của
mình nếu như các nhà khai thác sử dụng nhiều thế hệ công nghệ GSM kể trên để
khai thác trên cùng một nền tảng mạng.
Khi số lượng thuê bao tăng lên nhanh và những đỏi hỏi về tốc độ đã bắt đầu
bộc lộ những hạn chế của hệ thống GSM:
- Chuyển mạch kênh không thích hợp với các tốc độ số liệu cao
- Sự lãng phí tài nguyên do một kênh luôn ở trạng thái mở ngay cả khi
không có lưu lượng đi qua
Do hạn chế về dung lượng của tần số sóng mang (mỗi tần số chỉ cho phép
tối đa 8 kênh thoại cùng lúc) và việc sử dụng lại tần số gây ra nhiễu trùng tần số
(C/I) nên vấn đề khó khăn đặt ra cho các nhà khai thác dịch vụ ở các thành phố lớn
tập trung thuê bao với mật độ lớn là làm thế nào để đáp ứng dung lượng khách
hàng mà không làm suy giảm chất lượng dịch vụ.
Nền tảng của việc phân chia lưu lượng, phủ sóng của ĐTDĐ là dựa trên cơ
sở mạng tế bào. Khi lưu lượng tăng lên vượt quá khả năng dung lượng của một
trạm thu phát thì biện pháp giải quyết là phải tăng thêm trạm. Vấn đề đặt ra ở đây
là chúng ta chỉ có thể tăng lên đến một mức giới hạn nào đó trong phạm vi khoảng
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 3
cách giữa 2 trạm để không bị ảnh hưởng gây ra nhiễu. Hay nói cách khác là bán
kính của tế bào phủ sóng có giới hạn. Nếu vượt quá giới hạn này thì chất lượng
dịch vụ sẽ không đảm bảo.
Chính vì các lí do đó nên hiệp hội GSM thế giới cùng với cộng đồng GSM
đang tập trung nghiên cứu hình thành một làn sóng công nghệ mới. Đó là sự kết
hợp thế giới công nghệ thông tin (IT/Internet) với thế giới TTDĐ, qua đó kết hợp

sức mạnh kỹ năng, kinh nghiệm của 2 lĩnh vực này để tạo ra hành lang phát triển
mới cho GSM, GPRS, 3G.
I.3 CÁC THẾ HỆ TTDĐ TIẾP THEO
I.3.1 TTDĐ thế hệ 2+
Bước phát triển tiếp theo của tiến trình phát triển thông tin vô tuyến thế hệ 2
hướng tới thế hệ 3 là GPRS.
GPRS là giải pháp cho phép chuyển tải và thực hiện các dịch vụ truyền số
liệu trên mạng điện thoại di động. Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS cho phép áp
dụng nguyên tắc vô tuyến gói để truyền dữ liệu của người sử dụng một cách hiệu
quả giữa các máy đầu cuối di động GSM và mạng dữ liệu gói. Các gói dữ liệu có
thể được định tuyến trực tiếp từ máy đầu cuối GPRS tới các mạng chuyển mạch
gói. Phiên bản hiện nay của GPRS hỗ trợ các mạng dựa trên tiêu chuẩn IP như
mạng Internet/Intranet cũng như các mạng X.25.
Để thực hiện thêm chức năng này cần nâng cấp và lắp đặt thêm một số thiết
bị chuyển mạch kênh dữ liệu và dịch vụ nhắn tin ngắn SMS.
Tới nay đã có trên 70 mạng GPRS được khai thác, thương mại hoá. GPRS
là công nghệ được sử dụng để cung cấp truyền số liệu với tốc độ cao hơn.
GPRS sử dụng đa khe thời gian để tăng việc truyền dữ liệu nhưng GPRS
không phân bố các khe thời gian này cho một người sử dụng mà nhiều người sử
dụng cùng dung chung các khe thời gian để nhận và truyền dữ liệu khi cần. Vì vậy
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 4
GPRS sử dụng các tần số vô tuyến hiệu quả hơn rất nhiều và làm tăng dung lượng
của sóng mang.
Tuy nhiên trong phương thức hoạt động của GPRS các ứng dụng của người
sử dụng không được đáp ứng một cách tức thời mỗi khi có yêu cầu mà luôn có
một độ trễ nhất định trong việc truyền dữ liệu. Vì vậy GPRS rất thích hợp cho các
dịch vụ chuyển dữ liệu dạng gói như hiển thị Web, truyền tải hình ảnh hoặc dữ
liệu.
Thực tế hiện nay tốc độ truyền tải cao nhất của GPRS khoảng 40 Kbit/s tuy

nhiên tốc độ này có thể được nâng cao hơn khi có các cải tiến về thiết bị đầu cuối
và áp dụng mã hoá mới.
Một đặc tính quan trọng nữa của GPRS là người sử dụng có thể đặt chế độ
luôn kết nối (always online). Chế độ này không chiếm dụng các khe thời gian mà
khe thời gian chỉ được sử dụng khi dữ liệu được truyền đi hay nhận đến nhưng nó
cho phép sử dụng kết nối dịch vụ liên tục. VD: e-mail, intranet...
Sự áp dụng dịch vụ gói dữ liệu vô tuyến chung GPRS cho hai chuẩn thế hệ
hai là GSM và TDMA/136 mặc dầu đã nâng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 171,2
Kbit/s vẫn chưa đáp ứng được chuẩn vô tuyến thế hệ 3 như IMT-2000 do đó sẽ
hạn chế trong việc ứng dụng dịch vụ đa phương tiện.
Dịch vụ GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ sự kết hợp của các khe thời
gian, cho phép tăng tốc độ truyền lên 8 lần nếu sử dụng cả 8 khe thời gian của tần
số sóng mang. Tuy nhiên do kỹ thuật này vẫn dựa vào kỹ thuật điều chế GMSK
nguyên thuỷ, kỹ thuật điều chế này làm hạn chế tốc độ truyền và có thể thay thế
bằng một kỹ thuật điều chế mới có thể nâng tốc độ điều chế lên 2 đến 3 lần. Do đó
nếu kết hợp việc ghép khe thời gian và thay đổi kỹ thuật điều chế ta sẽ có tốc độ
truyền đạt yêu cầu của chuẩn di động thế hệ 3. Đó chính là công nghệ EDGE.
Để tăng tốc độ truyền trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế
8PSK thay thế cho kỹ thuật điều chế GMSK. Hiên tại GSM/GPRS cung cấp tốc độ
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 5
truyền dữ liệu từ 11,2 đến 22,8 Kbit/s cho một khe thời gian. EDGE sẽ cho phép
tốc độ truyền từ 11,2 đến 59,2 Kbit/s cho một khe thời gian và nếu ghép nhiều khe
thời gian sẽ cho tốc độ truyền tối đa 384 Kbit/s.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 6
I.3.2 Hướng tới thông tin di động thế hệ 3 (3G)
Thông tin di động 3GSM là một bộ phận quan trọng trong dòng công nghệ
họ GSM, và hiện đang được ủng hộ mạnh mẽ như là một giải pháp công nghệ tối
ưu cho thông tin di động thế hệ 3.

Năm 1992, tại Hội nghị về Thông tin vô tuyến thế giới (WARC), các nước
đã đồng ý phân bổ dải tần dùng cho các hệ thống 3G là băng tần 2 GHz. ITU đẫ
đặt tên cho các hệ thống 3G là IMT-2000, UMTS hay 3GSM/WCDMA. Đồng
thời các cơ quan về tiêu chuẩn hoá đang xúc tiến việc xây dựng tiêu chuẩn gồm
các tham số để đáp ứng yêu cầu của thông tin di động thế hệ 3 qua dự án có tên
3GPP(Third Generation Partnership Project). Tham gia dự án này có nhiều tổ chức
tiêu chuẩn của các nước như Liên minh châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung
Quốc, Bắc Mỹ ... Đến nay mạng 3G đầu tiên đã được triển khai tại Nhật Bản. Dự
kiến các mạng 3G mới sẽ tiếp tục được triển khai trong các năm 2002-2003.
Mạng 3G sẽ bao gồm các đặc tính sau :
- Dịch vụ thoại với chất lượng cao hơn nhiều so với mạng GSM nhờ sử
dụng bộ mã có khả năng thích ứng đa tốc độ chất lượng cao(AMR).
- Truyền dẫn chuyển mạch kênh dữ liệu tốc độ cao, hiện nay cho phép
truyền với tốc độ 64 Kbit/s. Nó có thể cho phép truyền hình ảnh video
với chất lượng trung bình cho các ứng dụng của dịch vụ điện thoại thấy
hình.
- Chuyển mạch gói tốc độ cao, cho phép cung cấp các dịch vụ truyền dữ
liệu với tốc độ từ 384 Kbit/s tới 2Mbit/s
- Các dịch vụ định vị
- Các dịch vụ khác như : SMS, thư điện tử, bản tin hiển thị bằng hình ảnh,
lời nói và các dịch vụ thông ti đa phương tiện khác.
- Chuyển tiếp cuộc gọi sang các mạng GSM/GPRS.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 7
Di động
thế hệ 3G
GSM
GPRS
EDGE
Trực

tiếp
Hiện tại 3GPP đang khẩn trương xúc tiến để xây dựng tiêu chuẩn 3G, dự
kiến năm 2002- 2003 sẽ có được tiêu chuẩn áp dụng chung. Đến nay đã xác định
được một số tham số như :
- Thoại băng rộng (wideband speech)
- Khả năng thông tin đa phương tiện đầy đủ, cho phép cung cấp các dịch
vụ hỗn hợp gồm cả thoại, dữ liệu và hình ảnh video, cũng như truy nhập
được vào mạng Internet (WWW)
- Tăng cường các dịch vụ định vị

Hình I.1: Hai phương hướng triển khai thế hệ di động 3G
Theo thống kê của Hiệp hội GSM thế giới, đến nay đã có 80-85% số lượng
các nhà khai thác thông tin di động trên thế giới, và tất cả các nhà khai thác tại
châu Âu lựa chọn 3GSM/WCDMA là tiêu chuẩn mới cho phát triển thông tin di
động thế hệ 3. Tuy 3GSM được chọn là nền tảng cho mạng thông tin di động
tương lai, nhưng hiện nay các nhà khai thác đang nghiên cứu hướng phát triển đến
3G trên cơ sở thực tiễn tận dụng tối đa hạ tầng cơ sở GSM hiện nay qua việc xây
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 8
dựng các tiêu chuẩn chuyển tiếp 2,5G như GPRS, EDGE. Trong đó nhiều khuyến
nghị chọn GPRS là bước chuyển tiếp trung gian dẫn đến 3G. GPRS không phải là
đường tắt nhanh nhất để phát triển đến 3G, mà nó giúp cho các nhà khai thác dễ
dàng thực hiện chuyển đổi thị trường và mạng di động GSM hiện tại theo hướng
3G trên cơ sở đảm bảo tối ưu hoá vốn đầu tư, hạ tầng hiện có, đồng thời cũng
cung cấp cho khách hàng sử dụng ngay được các dịch vụ mới của mạng 3G.
Một hướng khác để phát triển lên 3G là từ GSM đấu nối trực tiếp với các
mạng vô tuyến WCDMA. Phương thức này cho phép sử dụng ngay được hệ thống
3G hiện đại tốc độ cao nhưng chi phí để xây dựng rất tốn kém, giá thành dịch vụ
cao, chậm thu hồi được vốn đầu tư.
---------------------------------------------------------------------------------------------------

Trang - 9
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ MẠNG GPRS
II.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM DỊCH VỤ CỦA GPRS
GPRS cho phép người dùng truyền số liệu từ đầu cuối đến đầu cuối một
cách hiệu quả với các ứng dụng có tính chất bùng phát. Đó là các ứng dụng có một
trong các tính chất sau đây :
- Truyền số liệu gián đoạn, không có chu kỳ.
- Truyền số liệu có chu kỳ với cụm số liệu có kích thước nhỏ.
- Truyền số liệu không có chu kỳ với các cụm số liệu có kích thước lớn
vài Kb.
Trong GPRS có hai loại dịch vụ số liệu được hỗ trợ. Đó là:
- Dịch vụ điểm tới điểm PTP.
- Dịch vụ điểm tới đa điểm PTM.
II.1.1 Dịch vụ PTP
Các dịch vụ PTP cung cấp cho khách hàng khả năng trao đổi dữ liệu giữa 2
người dùng. Một người gửi dữ liệu còn người kia nhận.
Có 2 loại dịch vụ PTP khác nhau :
- Dịch vụ PTP định hướng kết nối
- Dịch vụ PTP phi kết nối
Dịch vụ định hướng kết nối cho phép người dùng gửi các gói tin tới người
khác. Một chuyển mạch kênh ảo được thiết lập giữa các thuê bao và liên kết logic
giữa các thuê bao được duy trì, việc truyền các bản tin là tin cậy. Với loại kết nối
định hướng PTP này GPRS có thể hỗ trợ các giao thức như X.25 ...
Dịch vụ phi kết nối cho phép người dùng gửi những gói tin đơn lẻ tới người
khác. Từng gói tin là những thực thể riêng biệt và không có quan hệ với các gói có
trước hoặc có sau. Đây là một loại dịch vụ datagram và việc chuyển các bản tin là
đáng tin cậy. Loại dịch vụ này hỗ trợ các giao thức Internet IP.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 10

II.1.2 Dịch vụ PTM
Dịch vụ PTM đưa ra cho thuê bao cơ hội gửi bản tin tới nhiều người nhận
chỉ với một yêu cầu dịch vụ. Thuê bao có thể định nghĩa vùng mà bản tin được gửi
và những thuộc tính khác.
Dịch vụ PTM chia ra 2 loại :
- PTM - Multicast
- PTM - Group Call
II.1.3 Chất lượng dịch vụ
Một trong những điểm cần xem xét trong mạng GPRS đó là khả năng đáp
ứng yêu cầu của khách hàng về tốc độ dữ liệu. GPRS có chức năng cho phép làm
tăng hoặch giảm tài nguyên của mạng ấn định cho GPRS dựa trên khả năng phân
bổ động và được điều khiển bởi nhà khai thác.
Với mọi loại dịch vụ mong muốn cung cấp truyền số liệu, các khách hàng
tương lai luôn muốn có sự tin cậy rằng họ sẽ được đảm bảo một cách chắc chắn
về chất lượng. Do đó các kỹ thuật phải bao gồm các cơ chế giúp cho việc kiểm
soát được tốt. Để làm được điều đó người ta đưa ra các thông số QoS thích hợp :
- Mức độ ưu tiên của dịch vụ : cao/trung bình/thấp
- Mức độ tin cậy : cao/trung bình/thấp
- Độ trễ : 4 lớp
- Độ thông tải : tốc độ bit tối đa(IRT) và tốc độ it trung bình.
II.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CHÍNH CỦA GPRS TỪ GÓC ĐỘ NGƯỜI
DÙNG
II.2.1 Tốc độ
Theo lý thuyết, tốc độ tối đa có thể đạt được với GPRS là 171,2 Kbps khi cả
tám khe thời gian đều được sử dụng đồng thời và không có các biện pháp chống
lỗi. Người ta cho rằng, GPRS có thể cung cấp cho người sử dụng các tốc độ từ 9,6
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 11
Kbps tới 115 Kbps. Tốc độ này lớn gấp khoảng 2 lần tốc độ truyền số liệu hiện tại
của mạng cố định và gấp khoảng 10 lần tốc độ truyền số liệu trong GSM theo

phương thức chuyển mạch kênh.
II.2.2 Tính tức thời
Việc truyền số liệu theo phương thức cũ của GSM cần thời gian thiết lập kết
nối từ 20-25 giây. GPRS cung cấp các điều kiện thuận lợi cho việc tạo các kết nối
tức thời trong đó số liệu có thể được gửi hoặc nhận một cách tức thời ngay khi cần
thiết. Đây chính là lí do khiến người dùng cho rằng họ ở tình trạng “luôn kết nối”.
Tính tức thời là một ưu điểm của GPRS so với việc truyền số liệu bằng phương
thức chuyển mạch kênh của GSM.
II.2.3 Các ứng dụng mới
GPRS cho phép cung cấp nhiều ứng dụng mới cho người dùng. Những ứng
dụng này trước đây không thể cung cấp cho người dùng do các giới hạn của
chuyển mạch kênh. GPRS cho phép người dùng có thể duyệt Web, chat, FTP trên
máy tính của họ thông qua mạng PLMN.
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Trang - 12