1.2. Cơ sở lý luận về phát triển mạng viễn thông 4G
1.2.3. Quá trình phát triển của mạng 4G
Việc phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 ( 4G) là để giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ thứ 3 ( 3G). Đó là việc cung cấp các loại hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơn, từ tín hiệu thoại chất lƣợng cao sang tín hiệu video độ phân giải cao, các kênh vơ tuyến có tốc độ dữ liệu caọ Khái niệm 4G đƣợc sử dụng rộng rãi cho các hệ thống điện thoại tế bào (cell phone) và bao gồm các kiểu hệ thống viễn thông truy cập vô tuyến băng thông rộng. Để tiến lên thế hệ thứ 4, mạng thông tin di động không dây đã trải qua quá trình phát triển từ 1G, 2G, 3G
Mạng thơng tin di động 1G
Năm 1980, kỷ nguyên điện thoại di động đã bắt đầu và kể từ đó truyền thơng di động đã trải qua những thay đổi đáng kể và trải nghiệm những tiến bộ vƣợt bậc. Thế hệ đầu tiên của hệ thống điện thoại di động sử dụng truyền dẫn analog cho dịch vụ thoạị Trong năm 1979, các hệ thống di động đầu tiên trên thế giới đƣợc triển khai hoạt động là của Nippon Telephone và Telegraph (NTT) tại Tokyo, Nhật Bản. Hai năm sau, kỷ nguyên di động mới tiến vào Châu Âụ Hai hệ thống phổ biến nhất là Nordic Mobile Telephones (NMT) và Total Communication Systems Access (TACS). Khác với NMT và TACS, một số hệ thống tƣơng tự khác cũng đã đƣợc giới thiệu trong năm 1980 trên khắp Châu Âụ Tất cả các hệ thống này cung cấp bàn giao và khả năng chuyển vùng nhƣng các mạng di động không thể hoạt động tƣơng tác giữa các
quốc giạ Đây là một trong những nhƣợc điểm không thế tránh khỏi của mạng di động thế hệ đầu tiên. (Kumar, 2010)
Mạng thông tin di động 2G
Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai (2G) đƣợc giới thiệu vào cuối những năm của thập niên 1980. Dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp đƣợc triển khai phổ biến tƣơng tự với dịch vụ thoại truyền thống. So với các thế hệ đầu tiên, hệ thống thế hệ thứ hai (2G) sử dụng công nghệ đa truy nhập số, chẳng hạn nhƣ TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access). Do đó, các hệ thống thế hệ đầu tiên, hiệu suất phủ sóng cao hơn, dịch vụ dữ liệu tốt hơn và chuyển vùng tiên tiến hơn đã đƣợc cung cấp bởi hệ thống 2G. Tại Châu Âu, Global System for Mobile Communications (GSM) đã đƣợc triển khai để cung cấp một tiêu chuẩn thống nhất cho cả khu vực. Điều này cho phép các dịch vụ liền mạch thông qua Châu Âu bằng các phƣơng tiện chuyển vùng quốc tế. GSM sử dụng công nghệ TDMA để hỗ trợ nhiều ngƣời dùng. (Kumar, 2010)
Mạng thông tin di động 3G
Là thế hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hơn hẳn các thế hệ trƣớc đó, mạng 3G đƣợc nghiên cứu và phát triển để giải quyết triệt để một số tồn tại của thế hệ trƣớc đó cũng nhƣ nhằm cải tiến hiệu suất của hệ thống thông tin di động cũng nhƣ tăng chất lƣợng dịch vụ cung cấp cho ngƣời tiêu dùng. Nó cho phép ngƣời dùng di động truyền tải cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clip…. Mạng
3G cho phép các nhà khai thác mạng cung cấp cho ngƣời dùng một phạm vi rộng lớn của các dịch vụ cao cấp hơn trong khi đạt đƣợc dung lƣợng mạng lớn hơn thông qua cải thiệu hiệu quả quang phổ. Dịch vụ bao gồm diện rộng điện thoại bằng giọng nói khơng dây, các cuộc gọi video và dữ liệu không dây băng thông rộng, tất cả trong một mơi trƣờng di động. Các tính năng khác bao gồm HSPA (High Speed Packet Access) với khả năng truyền tải dữ liệu cung
cấp tốc độ lên đến 14,4 Mbps trên đƣờng xuống và 5,8 Mbps trên đƣờng truyền ngƣợc. Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đã xác định tiêu chuẩn cho cá mạng di động 3G là tiêu chuẩn IMT- 2000. Tổ chức 3rd Generation Partnership Project (3GPP) đã tiếp tục cơng việc đó bằng cách định nghĩa một hệ thống điện thoại di động đáp ứng các tiêu chuẩn IMT-2000.
Năm 2001, mạng 3G thƣơng mại đầu tiên đƣợc đƣa ra bởi NTT DoCoMo FOMA ở Nhật Bản. Tiếp đó vào năm 2002, các nhà mạng tại Hàn Quốc bắt đầu triển khai cung cấp mạng 3G, khởi đầu là nhà mạng SK Telecom vào tháng 1, tiếp theo đó là KT Corp vào tháng 5. Một năm sau đó, các dịch vụ 3G thƣơng mại thị trƣờng đại chúng mới đƣợc giới thiệu ở Châu Âụ Mạng thông tin di động 4G
Năm 2008, IMT- Advanced (International Mobile Telecommunication Advanced) đƣợc Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) xác định là tiêu chuẩn cho mạng 4G để cung cấp cho nhu cầu của tốc độ truyền dữ liệu cao (bao gồm cả các trạm cố định và di động) và di động liền mạch giữa các mạng không đồng nhất. 3GPP bắt đầu cơng việc của mình để đáp ứng các yêu cầu nêu trên. LTE là một hệ thống băng thông rộng di động đƣợc xác định bởi các dự án đối tác thế hệ thứ ba (3GPP). Mục tiêu chính của LTE là cung cấp dữ liệu tốc độ cao và di động liền mạch giữa các mạng không đồng nhất cho ngƣời sử dụng điện thoại di động. Số ngƣời sử dụng điện thoại di động cũng nhƣ các yêu cầu về truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao đang ngày càng gia tăng nhanh chóng, địi hỏi chất lƣợng của mạng thông tin di động ngày một cao hơn.