Xem mẫu
- Ch¬ng 1
Giíi thiÖu chung
1.1 LÞch sö vµ xu híng ph¸t triÓn th«ng tin di ®éng
Vµo cuèi thÕ kû XIX, c¸c thÝ nghiÖm cña Marconi1 ®· cho thÊy th«ng
tin v« tuyÕn cã thÓ thùc hiÖn gi÷a c¸c m¸y thu ph¸t ë xa nhau vµ di ®éng.
Th«ng tin v« tuyÕn thêi bÊy giê sö dông m· Morse2, chñ yÕu cho qu©n sù
vµ hµng h¶i. M·i cho tíi n¨m 1928 hÖ thèng v« tuyÕn truyÒn thanh míi ®îc
thiÕt lËp, tho¹t tiªn cho c¶nh s¸t. Vµo n¨m 1933, së c¶nh s¸t Bayonne 3 ®·
thiÕt lËp ®îc mét hÖ thèng ®iÖn tho¹i v« tuyÕn di ®éng t¬ng ®èi hoµn
chØnh ®Çu tiªn trªn thÕ giíi. Håi ®ã c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tho¹i di ®éng rÊt
cång kÒnh, nÆng hµng chôc kg, ®Çy t¹p ©m vµ rÊt tèn nguån do dïng c¸c
®Ìn ®iÖn tö tiªu thô nguån lín. C«ng t¸c trong d¶i thÊp cña b¨ng VHF, c¸c
thiÕt bÞ nµy liªn l¹c ®îc víi kho¶ng c¸ch vµi chôc dÆm. Sau ®ã qu©n ®éi
còng ®· dïng th«ng tin di ®éng ®Ó triÓn khai vµ chØ huy chiÕn ®Êu. C¸c
dÞch vô di ®éng trong ®êi sèng nh c¶nh s¸t, cøu th¬ng, cøu ho¶, hµng h¶i,
hµng kh«ng... còng ®· dÇn sö dông th«ng tin di ®éng ®Ó c¸c ho¹t ®éng
cña m×nh ®îc thuËn lîi. ChÊt lîng th«ng tin di ®éng håi ®ã rÊt kÐm. §ã lµ
do c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn sãng v« tuyÕn, dÉn ®Õn tÝn hiÖu thu ®îc lµ
mét tæ hîp nhiÒu thµnh phÇn cña tÝn hiÖu ®· ®îc ph¸t ®i, kh¸c nhau c¶
vÒ biªn ®é, pha vµ ®é trÔ. T¹i ¨ng-ten thu, tæng vÐc-t¬ cña c¸c tÝn hiÖu
nµy lµm cho ®êng bao tÝn hiÖu thu ®îc bÞ th¨ng gi¸ng m¹nh vµ nhanh. Khi
tr¹m di ®éng hµnh tiÕn, møc tÝn hiÖu thu tøc thêi thêng bÞ thay ®æi lín vµ
nhanh lµm cho chÊt lîng ®µm tho¹i suy gi¶m tr«ng thÊy. TÊt nhiªn, tÊt c¶
c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn Êy ngµy nay vÉn tån t¹i song håi ®ã chóng chØ
®îc chèng l¹i b»ng mét kü nghÖ cßn trong thêi kú s¬ khai. Trong khi ngµy
nay c«ng nghÖ m¹ch tÝch hîp cì lín VLSI (Very Large Scale Integrated
circuit) cho phÐp sö dông tõ hµng tr¨m ngµn ®Õn kho¶ng mét triÖu ®Ìn
b¸n dÉn cho viÖc lo¹i bá c¸c ¶nh hëng xÊu cña ®Æc tÝnh truyÒn dÉn th×
håi ®ã c¸c m¸y thu ph¸t thêng chØ cã kh«ng ®Õn 10 ®Ìn ®iÖn tö.
1
Guglienmo Marchese Marconi (1874-1937): kü s vµ nhµ s¸ng chÕ ngêi ý,
chuyªn vÒ ®iÖn b¸o v« tuyÕn, gi¶i Nobel vÒ vËt lý n¨m 1909.
2
Samuel Finley Breese Morse (1791-1872): nghÖ sÜ vµ nhµ s¸ng chÕ ngêi Mü,
ngêi ®Çu tiªn ph¸t triÓn thµnh c«ng ®iÖn b¸o t¹i Mü.
3
Bayonne: Thµnh phè c¶ng nhá ë ®«ng b¾c bang New Jersey, miÒn ®«ng níc
Mü.
1
- B¨ng tÇn cã thÓ sö dông ®îc bëi c«ng nghÖ ®¬ng thêi cho th«ng tin
v« tuyÕn lu«n khan hiÕm. C¸c b¨ng sãng trung vµ dµi ®· ®îc sö dông cho
ph¸t thanh trong khi c¸c b¨ng tÇn sè thÊp vµ cao (LF vµ HF) th× bÞ chiÕm
bëi c¸c dÞch vô th«ng tin toµn cÇu. C«ng nghÖ håi ®ã th× cha thÝch hîp
®Ó ®¹t ®îc chÊt lîng liªn l¹c cao trªn c¸c b¨ng sãng VHF vµ UHF. Kh¸i niÖm
vÒ t¸i dông tÇn sè ®· ®îc nhËn thøc song kh«ng ®îc ¸p dông ®Ó ®¹t ®îc
mËt ®é ngêi sö dông cao. Do ®ã, suèt vµi chôc n¨m, chÊt lîng cña th«ng
tin di ®éng kÐm h¬n nhiÒu so víi th«ng tin h÷u tuyÕn do c«ng nghÖ kh«ng
thÝch hîp vµ c¸c nhµ tæ chøc th«ng tin ®· kh«ng sö dông næi ®é réng d¶i
tÇn trªn c¸c b¨ng tÇn sè cao.
Trong khi c¸c m¹ng ®iÖn tho¹i t¬ng tù cè ®Þnh th¬ng m¹i ®îc sè ho¸
nhê sù ph¸t minh ra c¸c dông cô ®iÖn tö kÝch thíc nhá bÐ vµ tiªu thô Ýt
nguån dùa trªn vËt liÖu b¸n dÉn th× t×nh tr¹ng cña v« tuyÕn di ®éng vÉn
cßn biÕn ®æi rÊt chËm ch¹p. C¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng néi bé mÆt
®Êt ®· b¾t ®Çu ®îc sö dông vµo nh÷ng n¨m 1940 song míi chØ ë møc ®é
phôc vô c¸c nhãm chuyªn biÖt chø cha ph¶i cho c¸c c¸ nh©n trong céng
®ång. MÆc dÇu Bell Laboratories ®· thai nghÐn ý ®å vÒ mét m¹ng tÕ bµo
ngay tõ n¨m 1947, song m·i cho tíi tËn n¨m 1979 c«ng ty mÑ cña nã vÉn
kh«ng lµm g× ®Ó khëi ®Çu viÖc ph¸t triÓn mét hÖ thèng liªn l¹c v« tuyÕn
tÕ bµo. Thêi kú Êp ñ l©u dµi ®ã lµ do ph¶i chê ®îi c¸c ph¸t triÓn cÇn thiÕt
trong c«ng nghÖ. ChØ tíi khi cã c¸c m¹ch tÝch hîp thiÕt kÕ ®îc mét c¸ch
tuú chän, c¸c bé vi xö lý, c¸c m¹ch tæng hîp tÇn sè, c¸c chuyÓn m¹ch
nhanh dung lîng lín... m¹ng v« tuyÕn tÕ bµo míi ®îc biÕn thµnh hiÖn thùc.
Tõ cuèi nh÷ng n¨m 1970, víi sù ra ®êi cña c¸c c«ng nghÖ nãi trªn, c¸c
m¹ng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo ®· ®îc ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng4. Chóng
ta ®ang ®îc chøng kiÕn sù ph¸t triÓn hÕt søc nhanh chãng cña th«ng tin
v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo, víi nhÞp ®é cø 10 n¨m l¹i cã mét thÕ hÖ v«
tuyÕn di ®éng tÕ bµo míi, víi c¸c dÞch vô ngµy cµng më réng, chÊt lîng
dÞch vô ngµy mét cao vµ vïng cung cÊp dÞch vô ngµy mét réng lín. Nh÷ng
n¨m thËp kû 1980 ®· chøng kiÕn sù ra ®êi cña mét sè hÖ thèng v« tuyÕn
tÕ bµo t¬ng tù, thêng ®îc gäi lµ c¸c m¹ng v« tuyÕn di ®éng mÆt ®Êt c«ng
céng PLMR (Public Land Mobile Radio). C¸c hÖ thèng lo¹i nµy ®îc gäi lµ
hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo thÕ hÖ thø nhÊt 1G (1st Generation),
tiªu biÓu lµ HÖ thèng c¸c dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng tiªn tiÕn AMPS
(Advanced Mobile Phone Service) cña Mü c«ng t¸c trªn d¶i tÇn 800 MHz
vµ HÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng B¾c ¢u NMT 450 (Nordic Mobile
Telephony) c«ng t¸c trªn d¶i tÇn 450 MHz, råi sau ®ã trªn c¶ d¶i 900 MHz
(NMT 900). Lµm viÖc ë d¶i UHF, c¸c m¹ng nµy cho thÊy mét sù thay ®æi
vît bËc vÒ ®é phøc t¹p cña c¸c hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c d©n sù. Chóng
4
Vµo th¸ng 4 n¨m 1979, Uû ban truyÒn th«ng liªn bang Mü (FCC: Federal
Communi-cation Committee) ®· cÊp phÐp cho C«ng ty ®iÖn tho¹i Bell bang
Illinois ®iÒu hµnh mét hÖ thèng ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo ë khu vùc Chicago.
2
- cho phÐp nh÷ng ngêi sö dông cã ®îc c¸c cuéc ®µm tho¹i trong khi di ®éng
víi nhau hay víi bÊt kú ®èi tîng nµo cã nèi tíi c¸c m¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn
m¹ch c«ng céng PSTN (Public Switched Telephone Network) hoÆc c¸c
m¹ng th«ng tin sè ®a dÞch vô tÝch hîp ISDN (Integrated Services Digital
Network). Trong nh÷ng n¨m 1990 ®· cã nh÷ng bíc tiÕn h¬n n÷a víi viÖc ¸p
dông c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµo sè (digital cellular system). C¸c
hÖ thèng míi nµy ®îc gäi lµ c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng thÕ hÖ thø hai
2G (2nd Generation), tiªu biÓu lµ HÖ thèng th«ng tin di ®éng toµn cÇu GSM
(Global System for Mobile communications) cña Ch©u ¢u c«ng t¸c trªn d¶i
tÇn 900 MHz vµ 1800 MHz, c¸c hÖ thèng cña Mü IS5-136 lµm viÖc trªn hai
d¶i 800 MHz vµ 1900 MHz hay IS-95 c«ng t¸c trªn d¶i 800 MHz vµ c¸c hÖ
thèng viÔn th«ng kh«ng d©y sè (digital cordless telecommunication
system) nh HÖ thèng viÔn th«ng kh«ng d©y sè cña Ch©u ¢u DECT
(Digital European Cordless Telecommunications). Trong sè c¸c hÖ thèng
2G kÓ trªn, hÖ thèng GSM ®îc xem lµ hÖ thèng thµnh c«ng nhÊt. Ngoµi
c¸c dÞch vô ®iÖn tho¹i truyÒn thèng, c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng sè
thÕ hÖ thø hai cung cÊp mét m¶ng c¸c dÞch vô míi kh¸c nh th tho¹i (voice-
mail), truyÒn sè liÖu tèc ®é thÊp, truyÒn fax, c¸c tin ng¾n (short
message)... Th«ng tin di ®éng ®· vµ ®ang ph¸t triÓn hÕt søc m¹nh mÏ trªn
ph¹m vi toµn thÕ giíi, cµng ngµy cµng tiÕn tíi chia sÎ thÞ trêng vµ thay thÕ
tõng m¶ng c¸c dÞch vô th«ng tin cè ®Þnh. H×nh 1.1 thÓ hiÖn t¬ng quan
gi÷a c¸c dÞch vô th«ng tin di ®éng vµ th«ng tin cè ®Þnh ë ch©u ¢u, trong
®ã cho thÊy chØ tõ n¨m 1998 trë ®i lîi nhuËn tõ c¸c dÞch vô th«ng tin di
®éng cña ch©u ¢u ®· b¾t kÞp vµ vît rÊt nhanh lîi nhuËn thu ®îc tõ c¸c
dÞch vô cè ®Þnh.
(tû ® n vÞ tiÒn tÖ ch© ¢u
u
Lîi nhuËn
ECU)
¬
40
0
30
DÞch vô cè0
®Þnh
H×nh 1-1 T¬ng quan lîi nhuËn mét sè lo¹i h×nh dÞch vô th«ng tin (ch©u
20
0 ¢u) []
10 DÞch vô di
®éng
0
199 1992 1994 1996 1998 2000 2002
5
IS (Interim Standard): Tiªu chuÈn t¹m thêi.
0
3
- C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø hai chñ yÕu vÉn nh¾m
vµo phôc vô dÞch vô tho¹i. DÞch vô sè liÖu mµ chóng ®¸p øng ®îc chñ
yÕu lµ dÞch vô truyÒn sè liÖu chuyÓn m¹ch kªnh tèc ®é thÊp (díi 10 kb/s),
kh«ng ®¸p øng ®îc c¸c nhu cÇu truyÒn sè liÖu ngµy cµng t¨ng. Trong suèt
nhiÒu n¨m, ngêi ta ®· nãi rÊt nhiÒu ®Õn sù t¨ng trëng v« cïng m¹nh mÏ cña
c¸c dÞch vô d÷ liÖu song mÆt b»ng vÒ truy nhËp v« tuyÕn lµ trë ng¹i lín
nhÊt lµm cho ®iÒu nµy trë thµnh hiÖn thùc. ChÝnh sù ph¸t triÓn nhanh
chãng vÒ nhu cÇu ®èi víi c¸c dÞch vô d÷ liÖu, nhÊt lµ ®èi víi Internet, ®·
thóc ®Èy m¹nh mÏ c«ng nghiÖp v« tuyÕn vµ lµ ®éng lùc chÝnh ®èi víi sù
ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba 3G (3rd Generation)
®a dÞch vô.
C¸c nç lùc ph¸t triÓn th«ng tin di ®éng 3G ®îc ph¸t ®éng tríc tiªn t¹i
Ch©u ¢u. Vµo n¨m 1988, dù ¸n RACE 1043 ®· ®îc h×nh thµnh víi môc
®Ých Ên ®Þnh c«ng nghÖ vµ dÞch vô cho hÖ thèng 3G gäi lµ HÖ thèng
viÔn th«ng di ®éng v¹n n¨ng (UMTS: Universal Mobile
Telecommunications System), dù kiÕn triÓn khai vµo n¨m 2000. Trong khi
®ã, chÝnh phñ Mü ®· kh«ng ®Ò ra mét ch¬ng tr×nh quèc gia nghiªn cøu
ph¸t triÓn 3G nµo. Song song víi dù ¸n RACE 1043, Liªn minh viÔn th«ng
quèc tÕ ITU (International Telecommunication Union) còng thµnh lËp ban
TG68/1, ban ®Çu ®Æt díi sù b¶o trî cña CCIR (Uû ban t vÊn quèc tÕ vÒ v«
tuyÕn), nh»m phèi hîp ho¹t ®éng nghiªn cøu ph¸t triÓn hÖ thèng 3G víi tªn
gäi HÖ thèng viÔn th«ng di ®éng mÆt ®Êt c«ng céng t¬ng lai (FPLMTS:
Future Public Land Mobile Telecommunications System), môc ®Ých ban
®Çu lµ x©y dùng mét tiªu chuÈn 3G chung cho toµn thÕ giíi. Sù kh¸c biÖt
quan träng gi÷a TG8/1 vµ c¬ quan dù ¸n RACE 1043 lµ ë chç RACE lµ mét
dù ¸n nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn thùc sù, cßn TG8/1 th× l¹i gièng nh mét diÔn
®µn vÒ 3G h¬n. C¸c chuyªn gia cña Ch©u ¢u trong dù ¸n RACE còng tham
gia TG8/1 vµ dÇn dÇn FPLMTS trë nªn ®ång nghÜa víi UMTS.
Sau nµy TG8/1 ®· bá tªn gäi FPLMTS, thay b»ng ViÔn th«ng di ®éng
quèc tÕ cho n¨m 2000 (IMT-2000: International Mobile Telecommunications-
2000) vµ còng tõ bá môc tiªu chÝnh trÞ khã kh¨n vÒ mét tiªu chuÈn chung
duy nhÊt cho toµn cÇu, thay vµo ®ã lµ chÊp nhËn mét hä c¸c tiªu chuÈn
miÔn lµ c¸c tiªu chuÈn ®ã ph¶i cã kh¶ n¨ng tho¶ m·n mét tËp c¸c ®ßi hái tèi
thiÓu. Dù ¸n IMT-2000 ®· x©y dùng c¸c yªu cÇu chung nhÊt cho c¸c hÖ
thèng th«ng tin di ®éng 3G nh»m phôc vô nhiÒu lo¹i h×nh dÞch vô, víi tèc
®é tèi ®a lªn tíi 2 Mb/s. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¸c hÖ thèng th«ng tin di
®éng 3G, mét c¸ch v¾n t¾t, bao gåm:
+ Cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng ®a ph¬ng tiÖn víi c¸c tèc ®é: a) 384 kb/s
(®i bé) vµ 144 kb/s (trªn xe) ®èi víi m«i trêng ngoµi trêi (out-door) cã vïng
phñ sãng t¬ng ®èi réng; b) tíi 2 Mb/s ®èi víi m«i trêng trong nhµ (in-door)
cã vïng phñ sãng hÑp;
6
TG (Task Group): Nhãm c«ng t¸c.
4
- + Cã kh¶ n¨ng cung cÊp ®a dÞch vô nh tho¹i, héi nghÞ truyÒn h×nh
(video conferencing), d÷ liÖu gãi. Hç trî c¶ c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh
lÉn chuyÓn m¹ch gãi vµ truyÒn d÷ liÖu kh«ng ®èi xøng (tèc ®é bÝt cao
trªn ®êng xuèng vµ tèc ®é bÝt thÊp trªn ®êng lªn);
+ Cã kh¶ n¨ng lu ®éng vµ chuyÓn vïng quèc gia lÉn quèc tÕ;
+ Cã kh¶ n¨ng t¬ng thÝch, cïng tån t¹i vµ liªn kÕt víi vÖ tinh viÔn
th«ng;
+ C¬ cÊu tÝnh cíc theo dung lîng truyÒn chø kh«ng theo thêi gian kÕt
nèi;
§· cã tíi mêi s¸u ®Ò xuÊt tiªu chuÈn cho c¸c hÖ thèng 3G, trong ®ã m-
êi cho c¸c m¹ng 3G mÆt ®Êt vµ s¸u cho c¸c hÖ thèng di ®éng vÖ tinh MSS
(Mobile Satellite Systems). §a sè c¸c ®Ò xuÊt ®Òu ñng hé chän CDMA
(Code Division Multiple Access-§a truy nhËp theo m·) lµm ph¬ng thøc ®a
truy nhËp vµ ITU ®· ®ång ý r»ng hä c¸c tiªu chuÈn trong IMT-2000 sÏ bao
gåm n¨m c«ng nghÖ sau:
+ IMT DS (Direct Sequence): C«ng nghÖ nµy ®îc gäi réng r·i lµ UTRA
FDD vµ W-CDMA, trong ®ã UTRA lµ Truy nhËp v« tuyÕn mÆt ®Êt cho
UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access), FDD lµ song c«ng ph©n chia theo
tÇn sè (Frequency Division Duplex), cßn W trong W-CDMA lµ b¨ng réng
(Wideband);
+ IMT MC (MultiCarrier): HÖ thèng nµy (cßn ®îc gäi lµ cdma2000) lµ
phiªn b¶n 3G cña IS-95 (nay ®îc gäi lµ cdmaOne), sö dông ®a sãng mang;
+ IMT TC (Time Code): §©y lµ UTRA TDD, tøc lµ kiÓu UTRA sö dông
song c«ng ph©n chia theo thêi gian (Time Division Duplex);
+ IMT SC (Single Carrier): IMT ®¬n sãng mang, nguyªn thuû lµ mét
d¹ng cña GSM pha 2+ gäi lµ EDGE (Enhanced Data rates for GSM
Evolution);
+ IMT FT (Frequency Time): IMT tÇn sè-thêi gian, lµ hÖ thèng viÔn
th«ng kh«ng d©y t¨ng cêng DECT (Digitally Enhanced Cordless
Telecommunications).
Tuy nhiªn, theo mét sè chuyªn gia [], c¸c hÖ thèng 3G thùc sù chØ
gåm IMT DS, IMT MC vµ IMT TC.
Tõ tríc khi hÖ thèng 3G ®Çu tiªn theo chuÈn W-CDMA ®îc ®a vµo
khai th¸c ë NhËt b¶n vµo th¸ng mêi n¨m 2001, viÖc nghiªn cøu chuyÓn ho¸
c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tõ 2G lªn 3G th«ng qua c¸c hÖ thèng thÕ
hÖ hai rìi (2,5G) còng ®· ®îc tiÕn hµnh, chñ yÕu ë Mü vµ Ch©u ¢u.
ë Mü, hÖ thèng cdmaOne (tªn gäi tríc ®ã lµ IS-95) ®îc dù ®Þnh ph¸t
triÓn thµnh phiªn b¶n 3G lµ cdma2000. C¸c dÞch vô c¬ b¶n mµ cdma2000
sÏ cung cÊp lµ dÞch vô ®iÖn tho¹i di ®éng truyÒn thèng vµ c¸c dÞch vô
©m thanh tiªn tiÕn nh th tho¹i (voice-mail) vµ héi nghÞ ©m thanh (audio-
confrencing). Thªm vµo ®ã, ngoµi c¸c dÞch vô d÷ liÖu tèc ®é thÊp,
cdma2000 sÏ cung cÊp c¸c dÞch vô d÷ liÖu tèc ®é trung b×nh tõ 64 kb/s
5
- ®Õn 144 kb/s cho c¸c øng dông nh Internet vµ c¶ mét tèc ®é cao, lªn tíi 2
Mb/s cho c¸c dÞch vô chuyÓn m¹ch kªnh lÉn chuyÓn m¹ch gãi cao tèc.
Cdma2000 sÏ cho phÐp c¸c m¸y di ®éng truyÒn c¸c dÞch vô ®a ph¬ng
tiÖn, trong ®ã viÖc kÕt hîp c¸c tÝn hiÖu c¶ ©m thanh, video vµ d÷ liÖu sÏ
®îc xö lý ®ång thêi. C¸c dÞch vô 2 Mb/s hÇu nh sÏ ®îc giíi h¹n cho m«i tr-
êng trong nhµ cßn c¸c tèc ®é lªn ®Õn 144 kb/s sÏ hç trî ®îc cho mäi m«i tr-
êng (trong nhµ còng nh ngoµi trêi). Gi÷a cdma2000 vµ cdmaOne cã sù t-
¬ng thÝch hoµn toµn ë chç c¶ hai hÖ thèng cã thÓ lµm viÖc lÉn nhau ®èi
víi c¸c dÞch vô tèc ®é thÊp ®îc hç trî trong d¶i th«ng 1,25 MHz cña
cdmaOne. C¸c tr¹m gèc cña cdma2000 ®îc ®ång bé víi nhau vµ ®ång bé
víi c¸c tr¹m gèc cña cdmaOne. Tèc ®é chÝp cña cdma2000 lµ béi sè tèc
®é chÝp cña cdmaOne (1,2288 Mchip/s) vµ ph©n c¸ch sãng mang trong
ph¬ng thøc song c«ng ph©n chia theo tÇn sè cña cdma2000 lµ N× 1,25
MHz víi N = 1, 3, 6, 9 vµ 12. C¸c ph©n c¸ch sãng mang 1,25 MHz (nh cña
IS-95), 3,75 MHz, 7,5 MHz, 11,25 MHz vµ 15 MHz nghÜa lµ c¶ CDMA
b¨ng hÑp lÉn b¨ng réng ®Òu hç trî ®îc. C¸c dÞch vô CDMA b¨ng réng cã
thÓ ®îc hç trî theo hai c¸ch: tr¶i phæ trùc tiÕp hoÆc tr¶i phæ gi¸n tiÕp trªn
nhiÒu sãng mang con. Mét b¶n tin d÷ liÖu tèc ®é cao hoÆc ®îc truyÒn
b»ng c¸ch t¸ch thµnh N dßng d÷ liÖu tèc ®é thÊp h¬n, tõng dßng d÷ liÖu
con ®îc tr¶i phæ víi tèc ®é 1,2288 Mchip/s vµ ®iÒu chÕ lªn mét trong c¸c
sãng mang ph©n c¸ch nhau 1,25 MHz, hoÆc cã thÓ ®îc tr¶i phæ trùc tiÕp
víi tèc ®é chÝp N× 1,2288 Mchip/s vµ truyÒn ®i b»ng mét sãng mang ®¬n.
Phiªn b¶n cdma2000-1x ®îc xem lµ phiªn b¶n thÕ hÖ 2+ cña cdma2000,
víi N = 1. §iÓm kh¸c biÖt c¨n b¶n gi÷a cdma2000-1x vµ cdmaOne lµ ë chç
do sö dông s¬ ®å ®iÒu chÕ kho¸ dÞch pha 4 møc QPSK (Quaternary
Phase Shift Keying) vµ sè m· Walsh gÊp ®«i nªn sè kªnh cña cdma2000-1x
gÊp ®«i cña cdmaOne. Thªm vµo ®ã, cdma2000-1x cßn ¸p dông c¸c kü
thuËt ph©n tËp ph¸t vµ ®iÒu khiÓn c«ng suÊt híng ®i mµ trong cdmaOne
kh«ng cã, v× vËy ngay c¶ víi N = 1, cdma2000 còng cã dung lîng cao h¬n
cña cdmaOne.
ë Ch©u ¢u, hÖ thèng th«ng tin di ®éng GSM (thÕ hÖ thø hai) chØ hç
trî ®îc dÞch vô sè liÖu tèc ®é thÊp. Tèc ®é d÷ liÖu cña ngêi sö dông trªn
giao diÖn v« tuyÕn sö dông mét kªnh vËt lý ®¬n (mét khe thêi gian ®¬n
trªn mét khung TDMA7) ban ®Çu chØ lµ 9,6 kb/s. Tèc ®é d÷ liÖu cùc ®¹i
cña ngêi sö dông trªn mét kªnh vËt lý ®¬n sau ®ã ®· ®îc n©ng lªn ®Õn
14,4 kb/s nhê gi¶m n¨ng lùc m· ho¸ kªnh trªn kªnh toµn tèc b»ng c¸ch ®ôc
thñng symbol m·. §Ó khái ph¶i n©ng tiÕp møc ®é ®ôc thñng symbol m·
h¬n n÷a, c¸c gi¶i ph¸p kh¸c nh»m cung cÊp tèc ®é d÷ liÖu cao h¬n 14,4
kb/s lµ cho phÐp mét tr¹m di ®éng (MS) truy cËp nhiÒu khe thêi gian trong
7
TDMA (Time Division Multiple Access): §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian,
xin xem kh¸i niÖm trong c¸c môc sau.
6
- mét khung TDMA hoÆc sö dông s¬ ®å ®iÒu chÕ víi sè møc ®iÒu chÕ
cao h¬n, ch¼ng h¹n nh s¬ ®å ®iÒu chÕ biªn ®é vu«ng gãc hay 8-PSK.
§èi víi gi¶i ph¸p thø nhÊt (mét MS cã thÓ truy nhËp h¬n mét khe thêi
gian trong khung TDMA), hai dÞch vô míi ®· ®îc ®a ra nh mét phÇn cña
hÖ thèng GSM pha 2+. §ã lµ dÞch vô d÷ liÖu chuyÓn m¹ch kªnh cao tèc
(HSCSD: High Speed Circuit Switched Data) vµ dÞch vô v« tuyÕn gãi
tæng qu¸t (GPRS: General Packet Radio Service). DÞch vô HSCSD cho
phÐp mét MS ®îc chiÕm mét sè khe thêi gian trªn mét khung TDMA trªn c¬
së chuyÓn m¹ch kªnh, tøc lµ mét MS chiÕm dông toµn bé nguån lùc cña
mét sè kªnh vËt lý ®· ®îc ®Æt cho nã trong suèt thêi gian cuéc gäi. Tr¸i l¹i,
GPRS sö dông c¸c kÕt nèi theo kiÓu gãi trªn giao diÖn v« tuyÕn, b»ng
c¸ch ®ã mét ngêi sö dông ®îc Ên ®Þnh cho mét hoÆc mét sè kªnh lu lîng
chØ khi cã yªu cÇu chuyÓn th«ng tin. Kªnh ®îc gi¶i phãng ngay sau khi
viÖc chuyÓn tin hoµn thµnh.
Gi¶i ph¸p thø hai nh»m n©ng cao tèc ®é d÷ liÖu cña ngêi sö dông
b»ng c¸ch sö dông mét s¬ ®å ®iÒu chÕ víi sè møc ®iÒu chÕ cao ®îc
nghiªn cøu trong dù ¸n “C¸c tèc ®é d÷ liÖu n©ng cao cho viÖc ph¸t triÓn
GSM” (EDGE: Enhanced Data rates for GSM Evolution). C¸c kiÓu ®iÒu
chÕ kh¸c nhau ®· ®îc xem xÐt, tho¹t tiªn lµ ®iÒu chÕ biªn ®é vu«ng gãc
offset 4 møc (Q-O-QAM: Quaternary-Offset-Quadrature Amplitude
Modulation) vµ ®iÒu chÕ biªn ®é vu«ng gãc offset nhÞ ph©n (B-O-QAM:
Binary-Offset-Quadrature Amplitude Modulation), cuèi cïng dõng l¹i ë ®iÒu
chÕ pha t¸m møc 8-PSK (Phase Shift Keying). Còng cÇn nãi thªm r»ng,
kh«ng chØ Ch©u ¢u ph¸t triÓn EDGE tõ GSM mµ hÖ thèng IS-136
(TDMA) cña Mü còng ®îc dù kiÕn ph¸t triÓn theo híng lªn EDGE. Nh vËy,
viÖc ph¸t triÓn EDGE ®îc ®Æt díi sù b¶o trî cña c¶ ViÖn tiªu chuÈn viÔn
th«ng Ch©u ¢u (ETSI: European Telecommunication Standard Institute)
lÉn TËp ®oµn th«ng tin v« tuyÕn hoµn cÇu (UWC: Universe Wireless
Communication Consortium), hÖ qu¶ lµ EDGE t¬ng thÝch víi c¶ GSM lÉn
IS-136. Môc ®Ých ban ®Çu cña viÖc ph¸t triÓn EDGE chØ lµ t¨ng tèc ®é
bÝt cña ngêi sö dông nh»m më réng h¬n n÷a d¶i c¸c dÞch vô cã thÓ cung
cÊp ®îc song EDGE ®· ®îc t« vÏ thµnh mét hÖ thèng 3G vµ hiÖn nay nã lµ
mét thµnh viªn cña hä c¸c hÖ thèng IMT-2000 nh ®· tr×nh bµy ë trªn. Lé
tr×nh ph¸t triÓn lªn EDGE cña c¸c hÖ thèng GSM hay IS-136 ®îc dù ®Þnh
lµ: tríc hÕt triÓn khai GPRS, råi ®Õn GPRS t¨ng cêng (EDPRS: Enhanced
Data rates Packet Radio Services) vµ DÞch vô d÷ liÖu chuyÓn m¹ch kªnh
t¨ng cêng (ECSD: Enhanced Circuit Switch Data), cuèi cïng lµ ®iÒu chÕ víi
sè møc ®iÒu chÕ cao sÏ ®îc triÓn khai ®Ó cho ra c¸c dÞch vô EDGE 3G.
C¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng vÉn ®ang ®îc ph¸t triÓn kh«ng ngõng.
Sau thÕ hÖ thø ba, hÖ thèng tèc ®é d÷ liÖu cao (HDR: High Data Rate)
truyÒn th«ng tin theo gãi trªn ®êng xuèng víi tèc ®é cùc ®¹i 2,4 Mb/s ®· ®-
îc ®Ò xuÊt vµ hÖ thèng truy nhËp theo gãi ®êng xuèng cao tèc cã th«ng l-
7
- îng h¬n 2 Mb/s hiÖn ®ang ®îc 3GPP8 tiªu chuÈn ho¸. C¸c hÖ thèng nµy ®-
îc xem nh c¸c hÖ thèng 3,5G. Ngoµi ra, mét lo¹t c¸c hÖ thèng t¹o nªn c¸c
m¹ng côc bé v« tuyÕn (WLAN: Wireless Local Area Network) nh
IEEE802.11a cña Mü, LAN v« tuyÕn chÊt lîng cao kiÓu 2 (HIPERLAN/2:
HIgh-PERformance LAN type 2) cña Ch©u ¢u vµ Th«ng tin truy nhËp v«
tuyÕn ®a ph¬ng tiÖn (MMAC: Multimedia Mobile Access Communication)
cña NhËt B¶n ®· ®îc tiªu chuÈn ho¸. Dùa trªn kü thuËt ghÐp theo tÇn sè
trùc giao (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing), mÆc dï cã
thÓ hç trî c¸c dÞch vô video hay ©m thanh thêi gian thùc cho ngêi sö dông
cã thÓ di ®éng ®«i chót, c¸c hÖ thèng nµy chñ yÕu nh»m truyÒn tin gi÷a
c¸c m¸y tÝnh trong m«i trêng trong nhµ víi tèc ®é truyÒn sè liÖu lªn ®Õn
54 Mb/s trªn b¨ng tÇn 5 GHz.
C¸c thÕ hÖ sau thÕ hÖ thø 3 hiÖn ®ang ®îc r¸o riÕt nghiªn cøu. ThÕ
hÖ thø t (4G) ®· ®îc dù kiÕn cã thÓ sÏ trë thµnh hiÖn thùc tõ n¨m 2010.
Theo nhiÒu nhµ nghiªn cøu [4G], kü thuËt OFDM kÕt hîp víi CDMA rÊt cã
thÓ lµ nÒn t¶ng c«ng nghÖ cho c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø
4 víi tèc ®é bÝt cña ngêi sö dông cã thÓ lªn tíi 150 Mb/s.
MÆc dï c¸c hÖ thèng thÕ hÖ thø 4 vÉn cßn cha trë thµnh hiÖn thùc,
c¸c nghiªn cøu vÒ kü thuËt ¸p dông cho thÕ hÖ thø 5 ®· ®îc xóc tiÕn ngµy
mét m¹nh mÏ h¬n trªn toµn thÕ giíi. Theo ý kiÕn cña mét sè nhµ chuyªn
m«n [4G], kü thuËt nhiÒu ®Çu vµo nhiÒu ®Çu ra-®iÒu chÕ ®¬n sãng
mang (MIMO-SCM: Multiple Input Multiple Output-Single Carrier
Modulation) cã thÓ sÏ lµ mét øng cö viªn s¸ng gi¸ cho c¸c hÖ thèng thÕ hÖ
thø 5.
1.2 ph©n lo¹i c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng
Theo cÊu tróc, ®Æc ®iÓm vµ ph¬ng thøc truy nhËp c¸c hÖ thèng
th«ng tin v« tuyÕn di ®éng cã thÓ ®îc ph©n chia thµnh nhiÒu lo¹i kh¸c
nhau. Theo cÊu tróc, chóng thêng ®îc ph©n thµnh: hÖ thèng m¹ng tÕ bµo,
hÖ thèng viÔn th«ng kh«ng d©y vµ vµnh v« tuyÕn néi h¹t. Theo ®Æc tÝnh
tÝn hiÖu, c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng cã thÓ ®îc chia thµnh c¸c hÖ
thèng liªn tôc (analog) vµ c¸c hÖ thèng sè (digital). Trong th«ng tin di ®éng,
c¸c ph¬ng thøc ®a truy nhËp sau thêng ®îc sö dông: ®a truy nhËp ph©n
chia theo tÇn sè FDMA (Frequency Division Multiple Access), ®a truy
nhËp ph©n chia theo thêi gian TDMA (Time Division Multiple Access) vµ
®a truy nhËp ph©n chia theo m· CDMA (Code Division Multiple Access).
8
3GPP (3rd Generation Partnership Project): Dù ¸n hîp t¸c v× thÕ hÖ thø 3, mét
ch¬ng tr×nh hîp t¸c chø kh«ng ph¶i lµ mét c¬ quan tiªu chuÈn ho¸, do ETSI ®Ò
xuÊt n¨m 1998 nh»m liªn kÕt víi c¸c c¬ quan tiªu chuÈn ho¸ kh¸c trªn thÕ giíi
trong viÖc tiªu chuÈn ho¸ c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng 3G. C¸c thµnh viªn cña
3GPP gåm: ETSI (Ch©u ¢u), CWTS (Trung Quèc), T1 (Mü), ITA (Hµn Quèc),
ARIB vµ TTC (NhËt B¶n).
8
- Do khu«n khæ cã h¹n, phÇn nµy chØ ®iÓm qua nh÷ng ®Æc tÝnh chñ yÕu
nhÊt cña tõng lo¹i hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng theo c¸c c¸ch ph©n lo¹i nªu
trªn.
Ph©n lo¹i theo cÊu tróc hÖ thèng
V« tuyÕn di ®éng tÕ bµo (cellular mobile radio): ViÖc liªn l¹c trong
th«ng tin v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo ®îc tiÕn hµnh gi÷a mét hÖ thèng tr¹m
gèc cè ®Þnh BS (Base Station) ®îc bè trÝ theo c¸c vïng ®Þa lý vµ c¸c tr¹m
di ®éng MS (Mobile Station). DiÖn tÝch ®Þa lý trong ®ã c¸c MS liªn l¹c trùc
tiÕp víi mét BS ®îc gäi lµ mét tÕ bµo (cell), cã thÓ coi biªn cña mét tÕ bµo
®îc x¸c ®Þnh bëi kho¶ng c¸ch cùc ®¹i mµ mét MS cã thÓ ra xa khái BS mµ
liªn l¹c vÉn cßn cha trë nªn kh«ng thÓ chÊp nhËn ®îc. Khi MS võa liªn l¹c
võa di chuyÓn tõ tÕ bµo nµy sang tÕ bµo kh¸c, hÖ thèng sÏ tù ®éng
chuyÓn giao cuéc gäi vµ MS sÏ tiÕp tôc cuéc gäi th«ng qua BS cña tÕ bµo
míi. VÒ lý thuyÕt, c¸c tÕ bµo thêng ®îc bè trÝ cã d¹ng tæ ong víi kÝch thíc
thÝch hîp cho phÐp t¸i dông tÇn sè nh»m ®¹t ®îc mËt ®é ngêi sö dông
thÝch hîp. Trong thùc tÕ, h×nh d¸ng thùc vµ kÝch thíc tÕ bµo phô thuéc
vµo ®Þa h×nh, c«ng suÊt ph¸t, ®é nh¹y m¸y thu, mËt ®é ngêi sö dông, lo¹i
¨ng-ten vµ ®é cao ¨ng-ten... Th«ng thêng, trong ®Þa h×nh n«ng th«n, tÕ
bµo cã thÓ cã b¸n kÝnh tíi 35 km, trong c¸c ®« thÞ b¸n kÝnh nµy chØ cßn
mét vµi km, thËm chÝ chØ vµi tr¨m mÐt ®Õn 1 km. M¹ng v« tuyÕn tÕ bµo
®îc dïng ®Ó tæ chøc PLMR. GSM, IS-54/IS-136, IS-95... lµ c¸c hÖ thèng
v« tuyÕn tÕ bµo tiªu biÓu.
ViÔn th«ng kh«ng d©y CT (Cordless Telecommunications): C¸c m¹ng
kh«ng d©y ®îc thiÕt kÕ cho th«ng tin di ®éng phñ sãng trªn nh÷ng kho¶ng
c¸ch t¬ng ®èi nhá nh trong c¸c m«i trêng c«ng së, nhµ m¸y... Do kÝch thíc
tÕ bµo nhá, tèc ®é truyÒn sè liÖu cã thÓ kh¸ cao mµ kh«ng cÇn c¸c m¹ch
san b»ng phøc t¹p, thËm chÝ còng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ¸p dông m· ho¸
kªnh. C¸c m¹ng kh«ng d©y tiªu biÓu lµ DECT (Digital European Cordless
Telecommunications) cña ch©u ¢u, CT-2 cña Anh...
Vµnh v« tuyÕn néi h¹t WLL (Wireless Local Loop): §îc sö dông ®Ó thùc
hiÖn nèi c¸c thuª bao hiÖn diÖn trong mét vµnh ®ai ®Þa lý quanh mét tr¹m
gèc ®¬n tíi m¹ng liªn l¹c c«ng céng b»ng c¸c thiÕt bÞ v« tuyÕn. C¸c hÖ
thèng WWL lÉn CT ®Òu kh«ng cã kh¶ n¨ng (hoÆc kh«ng ®îc phÐp)
chuyÓn giao cuéc gäi. ChÊt lîng liªn l¹c, ®é an toµn th«ng tin cña vµnh v«
tuyÕn néi h¹t th× còng t¬ng tù nh cña m¹ng thuª bao h÷u tuyÕn. Tuú lÜnh
vùc ¸p dông, cù ly liªn l¹c cã thÓ lµ 200 m ®Õn 500 m trong ®Þa h×nh ®«
thÞ vµ cã thÓ tíi 20 km trong vïng n«ng th«n. Thñ tôc l¾p ®Æt nhanh
chãng, l¾p ®Æt, b¶o tr× vµ ®iÒu phèi kh¸ rÎ. T¹i nh÷ng vïng n«ng th«n
hoÆc ngo¹i « hÎo l¸nh, n¬i cã mËt ®é thuª bao thÊp, khi viÖc ®Æt c¸c ®êng
d©y thuª bao ®iÖn tho¹i míi kh«ng mÊy kinh tÕ th× vµnh v« tuyÕn néi h¹t trë
nªn rÊt hiÖu qu¶ [WWL].
Ph©n lo¹i theo ®Æc tÝnh tÝn hiÖu
9
- V« tuyÕn di ®éng t¬ng tù: Lµ c¸c hÖ thèng ®iÖn tho¹i v« tuyÕn di
®éng thÕ hÖ thø nhÊt. TÝn hiÖu tho¹i lµ tÝn hiÖu t¬ng tù, ®iÒu chÕ FSK
(Frequency Shift Keying). Ph¬ng thøc ®a truy nhËp chñ yÕu lµ FDMA. C¸c
kªnh ®iÒu khiÓn th× ®· ®îc sè ho¸.
V« tuyÕn di ®éng sè: C¶ tÝn hiÖu tho¹i lÉn c¸c kªnh ®iÒu khiÓn ®Òu
lµ tÝn hiÖu sè. Ngoµi dÞch vô ®iÖn tho¹i truyÒn thèng, hÖ thèng v« tuyÕn
di ®éng sè cßn cho phÐp khai th¸c mét lo¹t c¸c dÞch vô kh¸c nh truyÒn c¸c
tin ng¾n, truyÒn fax, truyÒn sè liÖu... Tèc ®é truyÒn cao vµ cã kh¶ n¨ng
m· ho¸ th«ng tin.
Ph©n lo¹i theo ph¬ng thøc ®a truy nhËp
§a truy nhËp theo tÇn sè (FDMA): §îc sö dông chñ yÕu trong th«ng
tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt, trong ®ã hai d¶i tÇn sè cã ®é réng W ®îc sö
dông cho ®êng xuèng (down-link) tõ BS tíi MS vµ ®êng lªn (up-link) tõ MS
tíi BS. Víi mçi mét híng liªn l¹c, mçi mét ngêi sö dông chiÕm mét d¶i tÇn
con cã ®é réng W/N gäi lµ kªnh vµ sö dông kªnh ®ã trong suèt thêi gian
liªn l¹c. §Æc ®iÓm cña ph¬ng thøc ®a truy nhËp theo tÇn sè lµ tèc ®é
truyÒn thÊp, khã ¸p dông c¸c dÞch vô phi tho¹i, hiÖu qu¶ sö dông tÇn sè
thÊp, cã bao nhiªu kªnh trong mét tÕ bµo th× ph¶i cã bÊy nhiªu m¸y thu-
ph¸t lµm viÖc trªn bÊy nhiªu tÇn sè kªnh ®Æt t¹i BS, do ®ã kÕt cÊu BS
cång kÒnh.
§a truy nhËp theo thêi gian (TDMA): §îc sö dông trong hÇu hÕt c¸c
hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng thÕ hÖ thø hai, hoµn toµn sè ho¸. Víi lo¹i ®a
truy nhËp theo thêi gian nµy, mçi ngêi sö dông chiÕm c¶ gi¶i tÇn W trong
mét khe thêi gian nhÊt ®Þnh, tuÇn hoµn trong suèt thêi gian liªn l¹c. §Æc
®iÓm: DÔ dµng më c¸c dÞch vô phi tho¹i, thiÕt bÞ tr¹m BS kh¸ ®¬n gi¶n do
chØ cÇn mét m¸y thu ph¸t lµm viÖc trªn mét cÆp tÇn sè øng víi c¸c ®êng
lªn, xuèng cho nhiÒu ngêi sö dông, hiÖu qu¶ sö dông tÇn sè cao h¬n so víi
c¸c hÖ thèng FDMA. §èi víi lo¹i ®a truy nhËp nµy, do tèc ®é truyÒn sè liÖu
kh¸ cao, ISI tån t¹i trong qu¸ tr×nh liªn l¹c, do ®ã trong nhiÒu trêng hîp c¸c
m¹ch san b»ng kh¸ phøc t¹p lµ cÇn thiÕt. §ång bé còng lµ mét vÊn ®Ò ®èi
víi ph¬ng thøc ®a truy nhËp nµy.
§a truy nhËp theo m· (CDMA): Lµ mét d¹ng cña ®a truy nhËp sö dông
kü thuËt tr¶i phæ SSMA (Spread Spectrum Multiple Access), trong ®ã mçi
mét ngêi sö dông dïng toµn bé phæ tÇn nh víi TDMA, trong toµn bé thêi
gian cña cuéc gäi nh ®èi víi FDMA. C¸c ngêi sö dông ®îc ph©n biÖt víi
nhau nhê viÖc sö dông c¸c m· gi¶ nhiÔu PN (PseudoNoise) kh¸c nhau. C¸c
u ®iÓm næi bËt cña CDMA lµ hiÖu qu¶ sö dông phæ rÊt cao, kh¶ n¨ng t¸i
dông tÇn sè rÊt cao, ph¬ng ¸n bè trÝ tÇn sè sö dông trong c¸c tÕ bµo rÊt
®¬n gi¶n, ®é an toµn th«ng tin vµ kh¶ n¨ng lµm viÖc trong c¸c ®iÒu kiÖn
nhiÔu m¹nh rÊt cao... MÆc dÇu cã c¸c u ®iÓm næi bËt nh vËy, cho ®Õn
nay CDMA chØ ®îc sö dông ë mét sè h¹n chÕ c¸c hÖ thèng do c¸c vÊn ®Ò
liªn quan tíi ®iÒu khiÓn c«ng suÊt, ®ång bé vµ viÖc t×m ra c¸c m· PN cung
10
- cÊp sè kªnh lín. Còng cÇn ph¶i nhÊn m¹nh thªm r»ng, do hoµn c¶nh lÞch
sö, hÖ thèng GSM (TDMA) ra ®êi tríc vµ ®· ®îc chÊp nhËn ë ch©u ¢u vµ
nhiÒu níc kh¸c trªn thÕ giíi, b¶o ®¶m tÝnh lu ®éng (roaming) quèc tÕ trªn
mét diÖn rÊt réng trªn toµn cÇu nªn kh¶ n¨ng chiÕm lÜnh thÞ trêng vµ c¹nh
tranh cña c¸c hÖ thèng CDMA thÕ hÖ thø hai ban ®Çu cßn cha cao. Tuy
nhiªn, trong t¬ng lai rÊt gÇn, khi nhu cÇu vÒ thuª bao di ®éng còng nh c¸c
nhu cÇu liªn l¹c ®a dÞch vô t¨ng lªn rÊt lín, c¸c biÖn ph¸p kü thuËt vµ c«ng
nghÖ ®ñ m¹nh th× c¸c hÖ thèng CDMA sÏ chiÕm u thÕ tuyÖt ®èi. Ph¬ng
thøc ®a truy nhËp CDMA ®· ®îc lùa chän sö dông trong nhiÒu tiªu chuÈn
th«ng tin di ®éng 3G (W-CDMA hay cdma2000...). Theo ý kiÕn cña c¸c
chuyªn gia hµng ®Çu thÕ giíi, c¸c thÕ hÖ tiÕp theo cña th«ng tin di ®éng
sÏ lµ c¸c hÖ thèng CDMA vµ c¸c ph¸t triÓn cña nã.
Kh¸i niÖm vÒ c¸c ph¬ng thøc ®a truy nhËp ®îc minh ho¹ trªn h×nh
1.2. Trong thùc tÕ, c¸c hÖ thèng TDMA vµ CDMA thêng ®îc thiÕt kÕ ë
d¹ng lai TDMA/FDMA vµ CDMA/FDMA nh»m t¨ng sè thuª bao cã thÓ phôc
vô ®ång thêi t¹i mét vïng phñ sãng cña mét tr¹m.
FDMA f
TDMA f
CDMA
f
t
t
t
H×nh 1-2 C¸c ph¬ng thøc ®a truy nhËp
Ph©n lo¹i theo ph¬ng thøc song c«ng
C¸c ph¬ng thøc song c«ng trong th«ng tin di ®éng bao gåm song c«ng
ph©n chia theo tÇn sè FDD (Frequency Division Duplex) vµ song c«ng
ph©n chia theo thêi gian TDD (Time Division Duplex). FDD sö dông chñ
yÕu trong th«ng tin v« tuyÕn tÕ bµo hay trong vµnh v« tuyÕn néi h¹t, trong
®ã liªn l¹c ®i vµ vÒ gi÷a BS vµ MS thùc hiÖn trªn hai tÇn sè kh¸c nhau bè
trÝ trªn hai d¶i tÇn kh¸c nhau. TDD thêng ®îc sö dông trong c¸c m¹ng liªn
l¹c kh«ng d©y CT hoÆc trong mét sè phiªn b¶n cña th«ng tin di ®éng 3G.
Víi TDD, chØ mét d¶i tÇn sè ®îc dµnh cho liªn l¹c c¶ ®i lÉn vÒ vµ cÊu tróc
11
- khung thêi gian ®îc ¸p dông. ViÖc ph¸t tõ BS tíi MS diÔn ra trong mét nöa
khung thêi gian vµ nöa khung thêi gian kia th× dµnh cho viÖc ph¸t theo
chiÒu ngîc l¹i. Trong thùc tÕ, ®Ó ®¹t ®îc dung lîng thÝch hîp, trong c¸c hÖ
thèng th«ng tin di ®éng c¸c ph¬ng thøc ®a truy nhËp vµ c¸c ph¬ng thøc
song c«ng ®îc sö dông trén lÉn, t¹o ra c¸c lo¹i hÖ thèng TDMA/FDD/FDMA
(nh GSM), FDMA/TDD (nh CT-2), TDMA/TDD/FDMA (nh DECT), hay
CDMA/FDD (nh IS-95 hay cdma2000).
1.3 mét sè vÊn ®Ò vÒ th«ng tin di ®éng tÕ bµo
C¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng truyÒn thèng tríc ®©y (kh«ng cã cÊu
tróc tÕ bµo) gÆp ph¶i mét sè nhîc ®iÓm quan träng nh h¹n chÕ vÒ kh¶
n¨ng cung cÊp dÞch vô, chÊt lîng dÞch vô kÐm vµ hiÖu qu¶ sö dông phæ
tÇn thÊp. Nh÷ng ®iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch mét c¸ch t¬ng ®èi v¾n t¾t
nh sau. VÒ mÆt kh¶ n¨ng cung cÊp dÞch vô, c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di
®éng truyÒn thèng lu«n ®îc thiÕt kÕ theo c¸ch Ên ®Þnh mét sè kªnh cho
mét vïng ®Þa lý thêng ®îc ho¹ch ®Þnh cµng réng cµng tèt, dÉn ®Õn c«ng
suÊt ph¸t ph¶i lín ®Õn møc c¸c tiªu chuÈn kü thuËt cho phÐp. Mét ngêi sö
dông khëi ph¸t mét cuéc gäi t¹i mét vïng sÏ ph¶i khëi ph¸t l¹i cuéc gäi khi di
chuyÓn sang mét vïng míi do cuéc gäi bÞ rít v× sãng ®· qu¸ yÕu. §iÒu nµy
h¼n lµ kh«ng mong muèn v× ch¼ng cã g× b¶o ®¶m r»ng cuéc gäi cña ng-
êi sö dông cã thÓ hoµn thµnh ®îc khi kh«ng cã kh¶ n¨ng chuyÓn giao cuéc
gäi9 tõ vïng nµy sang vïng kh¸c. VÒ chÊt lîng dÞch vô (liªn quan tíi tû lÖ
nghÏn cuéc gäi), c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng truyÒn thèng cã sè kªnh
kh¸ h¹n chÕ cho mét vïng rÊt réng. Khi sè thuª bao t¹i mét vïng t¨ng lªn qu¸
lín th× kh¶ n¨ng nghÏn cuéc gäi trong giê cao ®iÓm lµ rÊt lín. §é ®o hiÖu
qu¶ sö dông phæ tÇn ®îc x¸c ®Þnh nh sè thuª bao lín nhÊt cã thÓ phôc vô
®îc bëi mét kªnh tÝnh t¹i giê cao ®iÓm. §èi víi c¸c hÖ thèng ®iÖn tho¹i di
®éng truyÒn thèng, mçi mét kªnh tÇn sè nhÊt thêi chØ phôc vô ®îc mét
kh¸ch hµng, do vËy kh«ng thÓ tËn dông phæ tÇn sè mét c¸ch hiÖu qu¶.
TÊt c¶ nh÷ng nhîc ®iÓm trªn ®· dÉn tíi ý tëng vÒ c¸c hÖ thèng v«
tuyÕn di ®éng tÕ bµo mµ nã cho phÐp t¸i sö dông b¨ng tÇn sè t¹i c¸c vïng
®Þa lý kh¸c nhau. ChÝnh nhê viÖc t¸i sö dông tÇn sè mµ hiÖu qu¶ sö
dông tÇn sè cña mét hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo cã thÓ ®¹t lín h¬n
h¼n, mÆt kh¸c cho phÐp thu hÑp kÝch thíc vïng ®Þa lý phñ sãng cña mét
tr¹m (gäi lµ mét tÕ bµo hay mét «), nhê vËy sè thuª bao trong mét tÕ bµo
cã thÓ gi÷ ®îc ë møc thÝch hîp sao cho kh¶ n¨ng nghÏn cuéc gäi lµ chÊp
nhËn ®îc, b¶o ®¶m chÊt lîng dÞch vô theo yªu cÇu. Kh¶ n¨ng chuyÓn giao
lµ mét ®Æc trng cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ bµo vµ nhê ®ã
9
ChuyÓn giao cuéc gäi (Hand-Over theo tiÕng Anh Anh hay Hand-Off theo
tiÕng Anh Mü, viÕt t¾t lµ HO): Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi kªnh tù ®éng khi mét
m¸y di ®éng di chuyÓn tõ tÕ bµo nµy sang tÕ bµo kh¸c sao cho cuéc gäi cã thÓ
tiÕp tôc mµ kh«ng cÇn khëi ph¸t l¹i (kh«ng cÇn quay sè l¹i).
12
- chóng cã thÓ b¶o ®¶m cuéc gäi th«ng suèt trong qu¸ tr×nh m¸y di ®éng di
chuyÓn tõ vïng nµy sang vïng kh¸c.
Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo, mét
sè vÊn ®Ò ®· n¶y sinh nh vÊn ®Ò vÒ hiÖu suÊt trung kÕ vµ chiÕn lîc cÊp
phÐp cho c¸c nhµ khai th¸c, c¸c tiªu chuÈn chÊt lîng, c¸c kh¸i niÖm, vÊn ®Ò
quy ho¹ch hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo… Díi ®©y, chóng ta sÏ xem
xÐt mét c¸ch v¾n t¾t c¸c vÊn ®Ò nµy.
HiÖu suÊt trung kÕ vµ chiÕn lîc cÊp phÐp cho c¸c nhµ khai th¸c
ChiÕn lîc cÊp phÐp cho c¸c nhµ khai th¸c (c«ng ty ®iÖn tho¹i di ®éng)
liªn quan ®Õn viÖc ph©n ®Þnh phæ tÇn sè dµnh cho dÞch vô ®iÖn tho¹i
di ®éng, hiÖu qu¶ trung kÕ vµ lîi thÕ cña viÖc thóc ®Èy c¹nh tranh. Tríc
®©y, vµo thêi kú ®Çu tiªn cña c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo, Uû
ban truyÒn th«ng liªn bang Mü FCC (Federal Communication Committee)
®· thùc hµnh chÝnh s¸ch ph©n ®Þnh toµn bé phæ tÇn cho mét nhµ khai
th¸c trªn mét vïng thÞ trêng. §iÒu nµy liªn quan tíi viÖc dù ®o¸n vÒ thÞ tr-
êng ®iÖn tho¹i di ®éng håi ®ã vÉn cßn cha râ rµng, viÖc Ên ®Þnh phæ
tÇn vµ cÊp phÐp chØ dùa trªn lîi thÕ vÒ hiÖu suÊt trung kÕ. XÐt vÒ hiÖu
suÊt trung kÕ, viÖc ph©n ®Þnh 1 nhµ khai th¸c/thÞ trêng cho hiÖu suÊt
trung kÕ tèt h¬n trêng hîp 2 nhµ khai th¸c/thÞ trêng. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i
thÝch ®îc theo thÝ dô sau []. Trong thÝ dô nµy chóng ta sÏ xÐt ®Õn sù suy
gi¶m hiÖu suÊt trung kÕ gi÷a hai ph¬ng ¸n 1 vµ 2 nhµ khai th¸c/thÞ trêng.
Trong trêng hîp ®Çu, gi¶ sö trªn mét vïng thÞ trêng gåm 7 tÕ bµo, nhµ khai
th¸c ®îc Ên ®Þnh toµn bé b¨ng tÇn víi tæng sè 666 kªnh. Trong trêng hîp
thø hai, hai nhµ khai th¸c cïng khai th¸c trªn vïng thÞ trêng nãi trªn vµ ®îc
ph©n ®Þnh mçi nhµ khai th¸c mét nöa ®é réng b¨ng tÇn tæng céng, tøc lµ
mçi nhµ khai th¸c cã 333 kªnh. Gi¶ sö thêi gian trung b×nh cña mét cuéc
gäi lµ 1,76 phót10 vµ x¸c suÊt chÆn cuéc gäi cho phÐp ®èi víi mét tÕ bµo
lµ 2%. Víi sè kªnh trªn mét tÕ bµo cho trêng hîp ®Çu N1 = 666/7 ≈ 95, cho
trêng hîp sau N2 = 333/7 ≈ 47,5 vµ x¸c suÊt chÆn11 B = 0,02, tra b¶ng
Erlang12 B (phô lôc 1) chóng ta ®îc t¶i cã thÓ chÞu ®ùng cña c¸c trêng hîp
10
C¸c con sè trong thÝ dô nµy hoµn toµn mang tÝnh gi¶ ®Þnh, chØ phï hîp
trong tÝnh to¸n ë Mü vµo thêi kú ®Çu cña ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo. C¸c con
sè thèng kª vÒ thêi gian trung b×nh mét cuéc gäi hiÖn nay thay ®æi theo thãi
quen sö dông cña kh¸ch hµng còng nh chÝnh s¸ch cíc. ë ViÖt Nam hiÖn nay
(2005), con sè nµy lµ qu·ng gÇn 1 phót.
11
X¸c suÊt chÆn (blocking probability): Lµ x¸c suÊt cña viÖc cuéc gäi bÞ tõ chèi
do hÖ thèng kh«ng ®ñ nguån lùc ®Ó phôc vô.
12
Erlang: §¬n vÞ ®o lu lîng viÔn th«ng dïng trong lÜnh vùc ®iÖn tho¹i, ®Æt
theo tªn cña nhµ to¸n häc, nhµ thèng kª häc, kü s ngêi §an M¹ch Agner Krarup
Erlang (1878-1929), ngêi ®Æt nÒn mãng cho ngµnh kü thuËt lu lîng vµ lý
thuyÕt hµng ®îi. Erlang lµ ®¬n vÞ thèng kª kh«ng thø nguyªn, lµ lu lîng mét ng-
êi sö dông ®iÖn tho¹i trong mét giê. Erlang thêng ®îc sö dông trong tÝnh to¸n
cÊp ®é dÞch vô (GOS: Grade Of Service) vµ chÊt lîng dÞch vô (QoS: Quality
13
- lÇn lît lµ A1 = 83,1 Erlang vµ A2 = 38 Erlang. §èi víi trêng hîp thø hai, t¶i cã
thÓ chÞu ®ùng tæng céng cña c¶ hai nhµ khai th¸c lµ 2A2. Nh vËy, ta cã A1
≥ 2A2. Sè cuéc gäi cã thÓ phôc vô ®îc trong giê cao ®iÓm víi thêi gian
trung b×nh mét cuéc gäi 1,76 phót sÏ lµ:
Ai × 60
Qi = cuéc gäi/giê (1.1)
1,76
Do vËy, Q1 = 2832,95 cuéc gäi/giê vµ Q2 = 1295,45 × 2 = 2590,9 cuéc
gäi/giê.
HÖ sè suy gi¶m hiÖu suÊt trung kÕ gi÷a trêng hîp thø hai so víi trêng
hîp thø nhÊt víi x¸c suÊt chÆn 2% cã thÓ tÝnh ®îc nh sau:
2832,95 − 2590,9
η= = 8,5% (1.2)
2832,95
MÆc dÇu hiÖu suÊt trung kÕ gi¶m khi sè nhµ khai th¸c trªn mét vïng
thÞ trêng
t¨ng lªn song trong n¨m 1980 FCC ®· xÐt l¹i chiÕn lîc mét hÖ thèng/mét
thÞ trêng cña m×nh vµ nghiªn cøu kh¶ n¨ng ¸p dông chiÕn lîc h¬n mét hÖ
thèng/mét thÞ trêng nh»m tËn dông c¸c lîi thÕ do c¹nh tranh mang l¹i. Râ
rµng viÖc tiÕt kiÖm chi phÝ do hiÖu suÊt trung kÕ lín dÉn ®Õn viÖc mét
hÖ thèng/mét thÞ trêng cã vÎ cã lîi h¬n, song khi c©n b»ng c¸c lîi Ých cña
tÝnh kinh tÕ nhê quy m« (economy of scale), cã ®îc trong trêng hîp chØ
mét nhµ khai th¸c/mét thÞ trêng, víi c¸c lîi Ých do c¹nh tranh mang l¹i (c¸c
nhµ khai th¸c ®Òu ph¶i cè g¾ng phÊn ®Êu gi¶m cíc dÞch vô, do ®ã toµn
x· héi ®îc lîi lín), FCC ®· ®i ®Õn kÕt luËn vÒ u thÕ vît tréi cña chiÕn lîc
hai nhµ khai th¸c/mét vïng thÞ trêng. HiÖn t¹i, chiÕn lîc cÊp phÐp nµy ®îc
¸p dông réng r·i víi sè nhµ khai th¸c/mét vïng thÞ trêng lªn tíi 3.
CÊu tróc c¬ b¶n cña mét hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo
CÊu tróc c¬ b¶n cña mét hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bµo ®îc m«
t¶ trªn h×nh 1.3, bao gåm ba phÇn chÝnh: tr¹m di ®éng MS (Mobile
Station), tr¹m gèc cña tÕ bµo BS (Base Station, hay cßn gäi lµ cell site) vµ
tæng ®µi cña hÖ thèng v« tuyÕn di ®éng MSC (Mobile Switching Centre)
víi c¸c kÕt nèi ®Ó nèi c¸c thµnh phÇn nãi trªn víi nhau vµ nèi tíi c¸c m¹ng
viÔn th«ng kh¸c. C¸c tÕ bµo cã thÓ cã h×nh d¹ng thùc tÕ
of Service) trong ®iÖn tho¹i, viÖc tÝnh to¸n lu lîng b»ng Erlang thêng ®îc tÝnh
víi giê cao ®iÓm.
14
- 15
nguon tai.lieu . vn
