Thứ Hai, 2 tháng 4, 2012

1G, 2G, 3G, 4G – Nguồn gốc và quá trình hình thành




Gần đây, đâu cũng nói về 3G cùng những dế thông minh. Thế nhưng, bản chất của công nghệ 3G, hay những công nghệ tiền nhiệm và kế tục 3G là gì thì không phải ai cũng nắm rõ. Đặc biệt, tương lai của chúng ta sẽ gắn vào phép đếm tiếp theo : 4G – Mạng di động đa phương tiện, băng thông rộng, tốc độ siêu cao.

1G : Sự khởi đầu giản đơn

1G là chữ viết tắt của công nghệ điện thoại không dây thế hệ đầu tiên (1st Generation). Các điện thoại di động chuẩn analog, sử dụng công nghệ 1G với tín hiệu sóng analog, được giới thiệu trên thị trường vào những năm 1980.
Một trong những công nghệ 1G phổ biến là NMT (Nordic Mobile Telephone) được sử dụng ở các nước Bắc Âu, Tây Âu và Nga. Cũng có một số công nghệ khác như AMPS (Advanced Mobile Phone Sytem – hệ thống điện thoại di động tiên tiến) được sử dụng ở Mỹ và Úc; TACS (Total Access Communication Sytem – hệ thống giao tiếp truy cập tổng hợp) được sử dụng ở Anh, C-45 ở Tây Đức, Bồ Đào Nha và Nam Phi, Radiocom 2000 ở Pháp; và RTMI ở Italia.

2G : Công nghệ GSM

Sau đó, xuất hiện các điện thoại kỹ thuật số, dùng công nghệ 2G, với sóng Digital.
Thế hệ thứ hai 2G của mạng di động chính thức ra mắt trên chuẩn GSM của Hà Lan, do công ty Radiolinja (Nay là một bộ phận của Elisa) triển khai vào năm 1991.

So với 1G, ba lợi ích chủ yếu của mạng 2G chính là :

- Những cuộc gọi di động được mã hóa kĩ thuật số
- Cho phép tăng hiệu quả kết nối các thiết bị
- Bắt đầu có khả năng thực hiện các dịch vụ số liệu trên điện thoại di động – khởi đầu là tin nhắn SMS.

Những công nghệ 2G được chia làm hai dòng chuẩn : TDMA (Time – Divison Mutiple Access : Đa truy cập phân chia theo thời gian), và CDMA ( Code Divison Multple Access : Đa truy cập phân chia theo mã), tùy thuộc vào hình thức ghép kênh được sử dụng.

Các chuẩn công nghệ chủ yếu của 2G bao gồm:

- GSM (thuộc TDMA) có nguồn gốc từ châu Âu, nhưng đã được sử dụng trên tất cả các quốc gia ở 6 lục địa. Ngày nay, công nghệ GSM vẫn còn được sử dụng với 80% điện thoại di động trên thế giới.

- IS-95 còn được gọi là aka cdmaOne (thuộc CDMA, thường được gọi ngắn gọn là CDMA tại Mỹ) được sử dụng chủ yếu là châu Mỹ và một số vùng ở châu Á. Ngày nay, những thuê bao sử dụng chuẩn này chiếm khoảng 17% trên toàn thế giới. Hiện tại, ở các nước Mexico, Ấn Độ, Úc và Hàn Quốc có rất nhiều nhà cung cấp mạng CDMA chuyển sang cung cấp mạng GSM.

- PDC (thuộc TDMA) là mạng tư nhân, được Nextel sử dụng tại Mỹ, và Telus Mobility triển khai ở Canada.

- IS-136 aka D-AMPS (thuộc TDMA thường được gọi tắt là TDMA tại Mỹ) đã từng là mạng lớn nhất trên thị trường Mỹ nay đã chuyển sang GSM.

Thuận lợi và khó khăn của 2G :

Ở công nghệ 2G tín hiệu kĩ thuật số được sử dụng để trao đổi giữa điện thoại và các tháp phát sóng, làm tăng hiệu quả trên 2 phương diện chính :

Thứ nhất, dữ liệu số của giọng nói có thể được nén và ghép kênh hiệu quả hơn so với mã hóa Analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho phép nhiều cuộc gọi cùng được mã hóa trên một dải băng tần.

Thứ hai, hệ thống kĩ thuật số được thiết kế giảm bớt năng lượng sóng radio phát từ điện thoại. Nhờ vậy, có thể thiết kế điện thoại 2G nhỏ gọn hơn; đồng thời giảm chi phí đầu tư những tháp phát sóng.

Hơn nữa, mạng 2G trở nên phổ biến cũng do công nghệ này có thể triển khai một số dịch vụ dữ liệu như Email và SMS. Đồng thời, mức độ bảo mật cá nhân cũng cao hơn so với 1G.

Tuy nhiên, hệ thống mạng 2G cũng có những nhược điểm, ví dụ, ở những nơi dân cư thưa thớt, sóng kĩ thuật số yếu có thể không tới được các tháp phát sóng. Tại những địa điểm như vậy, chất lượng truyền sóng cũng như chất lượng cuộc gọi sẽ bị giảm đáng kể.

2,5G : Bước đệm

2,5G chính là bước đệm giữa 2G với 3G trong công nghệ điện thoại không dây. Khái niệm 2,5G được dùng để miêu tả hệ thống di động 2G có trang bị hệ thống chuyển mạch gói, bên cạnh hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống.

Trong khi các khái niệm 2G và 3G được chính thức định nghĩa thì khái niệm 2,5G lại không được như vậy. Khái niệm này chỉ dùng cho mục đích tiếp thị.

2,5G cung cấp một số lợi ích của mạng 3G (ví dụ chuyển mạch gói), và có thể dùng cơ sở hạ tầng đang tồn tại của 2G trong các mạng GSM và CDMA. GPAS là công nghệ được các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM sử dụng. Và giao thức, như EDGE cho GSM, và CDMA 2000 1x-RTT cho CDMA, có thể đạt chất lượng như các dịch vụ 3G (vì dùng tốc độ truyền dữ liệu 144Kb/s), nhưng vẫn được xem như dịch vụ 2,5G bởi vẫn chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thật sự.



 


3G : Công nghệ đương đại

3G là công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh SMS, hình ảnh,…). Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Trong các dịch vụ của 3G, cuộc gọi video thường được mô tả như một dịch vụ trọng tâm của sự phát triển.

Giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi các cuộc bán đầu giá tần số mang lại hàng tỉ euro cho các chính phủ. Do chi phí cho bản quyền các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi đạt tới các thu nhập do 3G đem lại, nên việc xây dựng mạng 3G đòi hỏi một khối lượng đầu tư khổng lồ. Cũng vì vậy nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính, càng khiến cho việc triển khai 3G tại nhiều nước bị chậm trễ, ngoại trừ ở Nhật Bản và Hàn Quốc – những nước tạm bỏ qua các yêu cầu về bản quyền tần số, mà đặt ưu tiên cao việc phát triển hạ tầng công nghệ thông tin – viễn thông quốc gia.

Nhật Bản là nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại 1 cách rộng rãi. Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, khiến cho mạng 2G dần biến mất tại nước này. Cũng vì vậy mà từng có dự báo rằng vào năm 2006, việc chuyển đổi từ 2G sang 3G sẽ hoàn tất tại Nhật, còn việc tiến lên thế hệ 3,5G tiếp theo (với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 3MB/s) đang được thực hiện.
Sự thành công của 3G tại Nhật Bản chỉ ra rằng điện thoại video không phải là ứng dụng hủy diệt. trong thực tế, việc sử dụng điện thoại video thời gian thực chỉ chiếm 1 phần nhỏ trong các dịch vụ của 3G. Mặt khác, việc tải về tệp âm nhạc lại được nhiều người sử dụng nhiều nhất, nhất là giới trẻ.

Thực trạng 3G :

Tính đến thời điểm hiện tại, thế giới đã có xấp xỉ 3,7 tỉ người sử dụng điện thoại di động, trong đó số lượng thuê bao hạ tầng GSM là 3,06 tỉ thuê bao, số còn lại chia đều trên các mạng thuộc CDMA và 3G. Theo hãng nghiên cứu thị trường Wireless Intelligence, kết nối băng thông rộng di động toàn cầu đã tăng trên 850% từ quý I/2007 đến quý I/2008, chủ yếu là nhờ sự phát triển của công nghệ 3G (EV-DO và HSPA).

HSPA đã giúp thúc đẩy tăng trưởng doanh thu dữ liệu di động đến 46,1% và tăng trưởng doanh thu băng thông rộng di động 205% trong nửa đầu của “năm tài chính 2007-2008”, ông Hugh Bradlow, giám đốc công nghệ của hãng viễn thông Teltra (Australia) nhận xét.

Ngày nay, thế giới có hơn 760 triệu thuê bao trên các mạng 3G. Tăng trưởng của các thuê bao băng thông rộng 3G đang bùng nổ. Theo hãng phân tích Strategy Analyt-ics dự báo, năm 2012, 3G sẽ chiếm 92% thị trường băng thông rộng di động, trong khi thị phần dành cho WiMAX chỉ 5%.
Cũng theo dự báo của hãng phân tích này cùng các hãng Gartner, và Forward Concepts, năm 2009, doanh thu từ thiết bị 3G trên toàn thế giới sẽ đạt 114 tỉ USD, và dịch vụ 3G sẽ đạt 394 tỉ USD. Trong khi đó, thoe dự đoán, năm 2009, nhà cung cấp thiết bị WiMAX trên thế giới sẽ chỉ đạt 3 tỉ USD, khai thác dịch vụ đạt 7,4 tỉ USD.

3,5G công nghệ HSDPA

Cũng như 2,5G, công nghệ 3,5G là những ứng dụng được nâng cấp dựa trên công nghệ hiện có của 3G.
Một trong những đại diện tiêu biểu của 3,5G chính là HSDPA (High Speed Downlink Package Access) – công nghệ truy nhập gói đường truyền xuống tốc độ cao). Đây là giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ, được phát triển trên cơ sở của hệ thống 3G W-CDMA.

HSDPA cho phép download dữ liệu về máy điện thoại có tốc độ tương đương tốc độ đường truyền ADSL, vượt qua những cản trở cố hữu về tốc độ kết nối của một điện thoại thông thường.
HSDPA là một bước tiến nhằm nâng cao tốc độ và khả năng của mạng di động tế bào thế hệ thứ 3 UMTS. HSDPA được thiết kế cho những ứng dụng dịch vụ dữ liệu như: dịch vụ cơ bản (tải file, phân phối email), dịch vụ tương tác (duyệt web, truy cập server, tìm và phục hồi cơ sở dữ liệu), và dịch vụ Streaming.

4G: công nghệ đa phương tiện di động của tương lai

4G là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ 4, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng tới 1-1,5 GB/s.

Những công nghệ đình đám nổi lên gần đây như WiMAX 802.16m, Wibro, UMB, 3G LTE, DVB – H… dù đáp ứng tốc độ truyền lớn, song chỉ được xem là những công nghệ tiền 4G (pre-4G).
Tên gọi 4G do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) đặt ra để diễn đạt ý nghĩa “3G và hơn thế nữa”.

Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT Docomo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa phương tiện di động (mobile multimedia) với khả năng kết nối mọi lúc mọi nơi, khả năng di động toàn cầu và dịch vụ đặc thù cho từng khách hàng.

NTT Docomo xem 4G như sự mở rộng của mạng thông tin di động tế bào 3G. Quan điểm này được xem như là một “quan điểm tuyến tính”, trong đó mạng 4G sẽ có cấu trúc tế bào được cải tiến để cung ứng tốc độ lên trên 100 MB/s. Với cách nhìn nhận này, 4G sẽ chính là mạng 3G LTE, UMB hay WiMAX 802.16m.

Nhìn chung đây cũng là khuynh hướng chủ đạo được chấp nhận ở Trung Quốc, Hàn Quốc.
Bên cạnh đó, mặc dù 4G là thế hệ tiếp theo của 3G nhưng tương lai không hẳn chỉ giới hạn như mở rộng của mạng tế bào. Ví dụ ở Châu Âu, 4G được xem như khả năng đảm bảo cung cấp dịch vụ liên tục, với khả năng kết nối nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khác nhau, và khả năng lựa chọn mạng vô tuyến thích hợp nhất để truyền tải dịch vụ đến người dùng một cách tối ưu.

Do đó, khái niệm “ABC – Always Best Connect” ( luôn được kết nối tốt nhất) luôn được xem là một đặc tính hàng đầu của mạng thông tin di động 4G.

Định nghĩa này được nhiều công ty viễn thông lớn và nhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn viễn thông chấp nhận nhất hiện nay.

Dù theo quan điểm nào, tất cả đều kỳ vọng là mạng thông tin di động thế hệ thứ tư 4G sẽ nổi lên vào khoảng 2010 – 2015 như một mạng không dây băng thông rộng tốc độ siêu cao.

0 nhận xét:

Đăng nhận xét