3. Bố cục của luận văn
1.9.1. Lộ trình tiến lên 4G
Thông tin di động phát triển qua các thế hệ khác nhau. 1stGeneration (1G) đến ( 1980 ) 2ndGeneration(2G) đến ( 1990 ) 3thGeneration (3G) ( 2000 ) Analog Voice AMPS, NMT Digital Voice và Data GSM, IS-95, PDC Digital
Voice, Internet, Media
W-CD CDMA- 2000, IMT-2000MA
Hình 1.16. Lộ trình tiến lên 4G. Thế hệ thứ nhất 1G:
+ Các hệ thống thông tin di động 1G đƣợc xây dựng từ những năm 1980. Ví dụ: NMT (Nordic Mobile telephone) của công ty Ericsion, Thụy Điển. AMPS (American Mobile Phone System) của công ty AT&T, Mỹ.
+ Dựa trên các công nghệ Analog, dùng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA- Frequency Division Multiple Access).
+ Các hệ thống di động 1G đƣợc phát triển trong phạm vi quốc gia, do đó không có khả năng tƣơng thích lẫn nhau.
Do yêu cầu thông tin di động ngày càng cao, hơn thế nữa là nhu cầu phải có một hệ thống thông tin di động toàn cầu. Vì vây hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) ra đời.
Thế hệ thứ 2 - 2G
+ Đƣợc phát triển ngay trong những thập niên 90.
+ Dựa trên công nghệ số, dùng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA – Time Division Mutiple Access) và đa truycập phân chia theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access).
+ Theo quan điểm của ngƣời sử dụng, hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G, bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống 2G còn cung cấp thêm một số dịch vụ truyền dữ liệu, tuy tốc độ còn thấp.
+ Chƣa thực hiện đƣợc hệ thống thông thông tin di động toàn cầu, do đó trên thị trƣờng tồn tại một số hệ thống di động 2G nhƣ GSM (Global System for Mobile Communicasion), IS-95 (Interim Standard-95), PDC (Personal Digital Celular)… Trong đó GSM đƣợc sử dụng rộng rãi nhất.
Đến những năm 2000, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3(3G) ra đời với mục tiêu hình thành một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới.
+ Dựa trên công nghệ số với sự khẳng định ƣu thế vƣợt trội của CDMA. + Có khả năng cung cấp những dịch vụ có tốc độ khác nhau nhƣ thoại, Internet tốc độ cao, truyền hình ảnh chất lƣợng cao, nhắn tin đa phƣơng tiện (MMS)…
+ Các chuẩn cho 3G: IMT-2000, CDMA2000, W-CDMA…
Hệ thống di động 3G chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi, nhƣng các nghiên cứu về hệ thống 4G, mà công nghệ chủ yếu là các kỹ thuật đa sóng mang đã đƣợc tiến hành và OFDMA là một ứng cử viên sáng giá. Vì vậy việc tìm hiểu về hệ thống thông tin di động dùng kỹ thuật đa truy nhập OFDMA là cần thiết và mang ý nghĩa thực tế.
Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ di động chính ở việt nam là Mobifon, Vinaphon, S-Fone và viettel. Con đƣờng đi lên 3G từ các công nghệ khác nhau đều đã có: Các nhà khai thác GSM sẽ đi lên W-CDMA, còn các nhà cung cấp sử dụng công nghệ CDMA sẽ tiến lên CDMA2000. Bây giờ chỉ còn việc xác định thời điểm triển khai cho phù hợp.
Năm 2004, Ericsson đã cùng Mobifon thử nghiệm thành công dịch vụ di động 3G. Vào cuối năm 2005, nhà cung cấp này dự định sẽ đƣa ra dịch vụ 2,5G hay còn gọi là EDGE. Trong đó Vinaphon và viettel vẫn đang sử dụng công nghệ 2G.
Tính đến nay, S-Fone là nhà cung cấp đầu tiên và duy nhất sử dụng công nghệ CDMA. Chuẩn mà S-Fone đang sử dụng là CDMA2000 1X, chuẩn này chỉ cách chuẩn 3G CDMA2000 1X Evdo một khoảng không xa. Vì vậy S-Fone sẽ có khả năng tiến nhanh hơn trên con đƣờng hƣớng tới 3G.
Mặc dù hiện nay số thuê bao di động ở nƣớc ta chƣa có nhiều nhu cầu gì khác hơn ngoài nhu cầu đàm thoại di động, nhƣng hiện nay các nhà dầu tƣ đã triển khai mạng 3G. 3G+
cũng đã bắt đầu triển khai ở một số nƣớc và 4G đang đƣợc nghiên cứu để đƣợc một chuẩn chung. Lộ trình phát triển từ 3G lên 4G của 3GPP là một lộ trình dài hạn và có vị thế áp đảo trong xu thế cạch tranh của các công nghệ thông tin di động băng rộng.
Hiện nay các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R& D) 3G và lộ trình lên 4G đang đƣợc tiến hành trong 3GPP - là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển và hài hoà các tiêu chuẩn đƣợc phát triển đƣợc phát hành của UMTS UTRA (WCDMA và TD-SDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G phát triển và tiến dần đến 4G là việc đƣa ra công nghệ HSPA (High Speed Packet Access - đa truy nhập gói tốc độ cao) và LTE (Long term Evolution - phát triển dài hạn) cho phần vô tuyến và SAE (System Architecture Evolution - phát triển kiến trúc hệ thống) cho phần mạng.
Hiện nay UMTS đã và đang triển khai trên thế giới. 3GPP đã tiến hành các nghiên cứu để cải thiện hiệu năng của UMTS bằng việc đƣa ra các phát hành R5, R6 và R7 với các tính năng nhƣ HSDPA, HSUPA và MBMS. Mục tiêu của LTE là nghiên cứu phát triển hiệu năng hệ thống sau R6 RAN để có thể triển khai vào năm 2010. Các nghiên cứu của LTE nhằm giảm giá thành, tăng cƣờng hỗ trợ cho các dịch vụ lợi nhuận cao và cải thiện khai thác bảo dƣỡng cũng nhƣ cung cấp dịch vụ. Để đạt đƣợc các mục tiêu này cần đƣa ra một công nghệ vô tuyến tiềm năng mới cho phép nâng cao hiệu suất phổ tần,
thông lƣợng ngƣời sử dụng và giảm thơig gian trễ. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu để giảm độ phức tạp của hệ thống (nhất là đối với các giao diện) và quản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả để dễ dàng triển khai và khai thác hệ thống.
Hiện nay chúng ta đang nghiên cứu quá trình phát triển từ 3G WCDMA lên 3G HSPA (3G+) và LTE (E3G/4G). Các công nghệ truy nhập HSPA vẫn còn dựa trên công nghệ truy nhập vô tuyến CDMA của WCDMA, tuy nhiên các công nghệ truy nhập vô tuyến của LTE sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA), sẽ đƣợc nghiên cứu cụ thể trong luận văn này. Có thể nói HSPA là hậu 3G còn LTE là tiền của 4G. Công nghệ truy nhập vô tuyến cho 4G sẽ có thể gọi là IMT2000 Adv (IMT tiên tiến). Hiện nay đã có nhiều dự án và đề xuất nghiên cứu để tìm công nghệ thích hợp cho 4G, tuy nhiên chƣa có đề xuất nào đƣợc chấp nhận vì thế chƣa có chuẩn cho 4G. Hy vọng trong thời gian gần nhất các tổ chức quốc tế lớn nhƣ 3GPP, 3GPP2 hoặc WIMAX tập trung nghiên cứu công nghệ cụ thể cho 4G để đạt đƣợc các tiêu chuẩn cho 4G. Nhìn chung mục tiêu của các công nghệ mới này đều nhằm cải thiện các thông số hiệu năng và giảm giá thành so với công nghệ trƣớc nó:
- Tăng tốc độ số liệu đỉnh. - Tăng tốc độ bít tại biên ô.
- Cải thiện hiệu năng suất sử dụng phổ tần. - Giảm trễ vòng.
- Sử dụng băng thông linh hoạt. - Giảm chi phí đầu tƣ mạng.
- Giảm mức độ phức tạp, giá thành cũng nhƣ tiêu thụ công suất của đầu cuối.
- Tƣơng thích với các phát hành trƣớc với các công nghệ vô tuyến khác. - Tối ƣu hoá cho tốc độ di động thấp đồng thời hỗ trợ tốc độ di động cao.