Thứ Hai, 3 tháng 12, 2012

Thế nào là mạng 4G?


 

Trong những năm gần đây, ngành công nghệ viễn thông đã chứng kiến những bước phát triển ngoạn ngục. Khi mà công nghệ mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G chưa có đủ thời gian để khẳng định vị thế của mình trên toàn cầu, người ta đã bắt đầu nói về công nghệ 4G (Fourth Generation) từ một vài năm gần đây. Thế nhưng, nói một cách chính xác thì 4G là gì? Liệu đã có một định nghĩa thống nhất cho thế hệ mạng thông tin di động tương lai 4G hay chưa?

Ngược dòng thời gian…

Trong hơn hai thập kỷ qua, sự phát triển của mạng thông tin di động và Internet đã làm thay đổi lối sống của con người từ cách họ liên lạc với nhau đến cách họ làm việc, vui chơi và giải trí. Mạng thông tin di động thế hệ đầu tiên 1G ra đời vào thập niên 80. Đây là thế hệ mạng thông tin di động dùng tín hiệu tương tự (analog). Tuy thế hệ 1G chứa đựng nhiều khuyết điểm kỹ thuật, song nó đã đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử truyền thông.

Song, để chứng kiến sự bùng nổ của mạng thông tin di động rộng khắp thế giới thì người ta phải đợi đến thế hệ thứ hai 2G, ra đời từ đầu những năm 90. Mạng 2G có thể phân ra hai loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA và mạng 2G dựa trên nền CDMA. Đánh dấu điểm mốc bắt đầu của mạng 2G là sự ra đời của mạng D-AMPS (hay IS-136) dùng TDMA phổ biến ở Mỹ. Tiếp theo là mạng CdmaOne (hay IS-95) dùng CDMA phổ biến ở châu Mỹ và một phần của châu Á, rồi mạng GSM dùng TDMA, ra đời đầu tiên ở Châu Âu và hiện được triển khai rộng khắp thế giới. Sự thành công của mạng 2G là do các dịch vụ và tiện ích mà nó mạng lại cho người dùng, tiêu biểu là chất lượng thoại và khả năng di động.

 
Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào

 

Hình 1: Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào

Tiếp nối thế hệ thứ 2, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba 3G đã và đang được triển khai nhiều nơi trên thế giới. Sự cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G là khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Mạng 3G bao gồm mạng UMTS sử dụng kỹ thuật WCDMA, mạng CDMA2000 sử dụng kỹ thuật CDMA và mạng TD-SCDMA được phát triển bởi Trung Quốc. Gần đây công nghệ WiMAX cũng được thu nhận vào gia đình 3G bên cạnh các công nghệ nói trên. Tuy nhiên, câu chuyện về sự thành công của mạng 2G rất khó lặp lại với mạng 3G. Một trong những lý do chính là dịch vụ mà 3G mang lại chưa có một bước nhảy rõ rệt so với mạng 2G. Mãi gần đây người ta mới quan tâm tới việc tích hợp MBMS (Multimedia broadcast and multicast service) và IMS (IP multimedia subsystem) để cung ứng các dịch vụ đa phương tiện. Mạng 3G cũng như những cải tiến của nó đã , đang và sẽ tiếp tục được triển khai khắp thế giới. Người ta dự đoán 3G cũng sẽ có một thời gian sống tương tự như mạng 2G trước khi một công nghệ khác (4G) chiếm ưu thế trong khoảng 20 năm nữa.

Khái niệm 4G bắt nguồn từ đâu?

Có nhiều định nghĩa khác nhau về 4G, có định nghĩa theo hướng công nghệ, có định nghĩa theo hướng dịch vụ. Đơn giản nhất, 4G là thế hệ tiếp theo của mạng thông tin di động không dây. 4G là một giải pháp để vượt lên những giới hạn và những điểm yếu của mạng 3G. Trên thực tế, vào giữa năm 2002, 4G là một khung nhận thức để thảo luận những yêu cầu của một mạng băng rộng tốc độ siêu cao trong tương lai, cho phép hội tụ với mạng hữu tuyến cố định. 4G còn là hiện thể của ý tưởng và hy vọng của những nhà nghiên cứu ở các trường đại học, các viện, các công ty như Motorola, Qualcomm, Nokia, Ericsson, Sun, HP, NTT DoCoMo và nhiều công ty viễn thông khác với mong muốn đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện mà mạng 3G không thể đáp ứng được.

Theo dòng phát triển…

Ở Nhật, nhà cung cấp mạng NTT DoCoMo định nghĩa 4G bằng khái niệm đa phương tiện di động 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 là một 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 100Mbit/giây. Với cách nhìn nhận này thì 4G sẽ chính là mạng 3G LTE (Long Term Evolution), UMB (Ultra-Mobile Broadband) hay WiMAX 802.16m.

Bên cạnh đó, mặc dù 4G là thế hệ tiếp theo của 3G nhưng trong tương lai nó không hẳn chỉ là một sự mở rộng của mạng tế bào. 4G hướng đến sự hội tụ của nhiều loại hình mạng đảm bảo cung cấp dịch vụ một cách liên tục, không ngắt quãng. Người dùng trong tương lai sẽ có khả năng kết nối với nhiều loại hình mạng truy nhập vô tuyến khác nhau. Tại một thời điểm, hệ thống sẽ chọn một mạng vô tuyến thích hợp nhất để truyền tải dịch vụ đến người dùng một cách tối ưu.  Quan điểm này được xem như là “quan điểm hội tụ”. Trong đó khái niệm “ABC-Always Best Connected” (luôn được kết nối tốt nhất) là 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 rằng mạng thông tin di động thế hệ thứ tư 4G sẽ nổi lên vào khoảng 2010-2015 như là một mạng vô tuyến băng rộng tốc độ siêu cao.

Thiên về hướng “hội tụ”

Mạng 4G sẽ không phải là một công nghệ tiên tiến vượt bậc, đủ khả năng đáp ứng tất cả các loại hình dịch vụ cho tất cả các đối tượng người dùng. Mặc dù những công nghệ “đình đám” nổi lên gần đây như WiMAX 802.16m, WiBro, UMB, 3G LTE, DVB-H… đã đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền lớn nhưng chúng chỉ được xem là những công nghệ tiền 4G (pre-4G).

 
Sự hội tụ của nhiều công nghệ  tạo nên mạng 4G

 

Hình 2: Sự hội tụ của nhiều công nghệ  tạo nên mạng 4G

Mạng 4G sẽ là một sự hội tụ của nhiều công nghệ mạng hiện có và đang phát triển như 2G, 3G, WiMAX, Wi-Fi, IEEE 802.20, IEEE 802.22, pre-4G, RFID, UWB, vệ tinh…để cung cấp một kết nối vô tuyến theo đúng nghĩa rộng khắp, mọi lúc, mọi nơi, không phụ thuộc vào nhà cung cấp hay thiết bị di động của người dùng. trong tương lai, người dùng sẽ thực sự sống trong một môi trường “kết nối mạng” (connected), nơi mà họ có thể kết nối mạng bất cứ nơi đâu với tốc độ cao, giá thành thấp, dịch vụ chất lượng cao và mang tính đặc thù cho từng cá nhân.

Lấy người dùng làm trung tâm

Hiện tại khi chúng ta mua một kết nối di động, kết nối ấy gắn với một hợp đồng, với các ràng buộc của nhà cung cấp dịch vụ. Người dùng hầu như không có bất cứ sự lựa chọn nào khác ngoài dịch vụ mà nhà cung cấp cung ứng. Mỗi người ít nhất cũng có vài loại hợp đồng khác nhau để sử dụng các loại hình dịch vụ khác nhau: hợp đồng dùng điện thoại di động, hợp đồng dùng điện thoại cố định, hợp đồng dùng Internet, hợp đồng dùng GPS, hợp đồng dùng dịch vụ TV di động….Mọi liên lạc, kết nối của người dùng đều chịu sự quản lý chặt chẽ của nhà cung cấp dịch vụ (nên còn gọi là “network-centric”).

Trên thực tế, người sử dụng dịch vụ chính là mục đích cuối cùng mà một sản phẩm hay một công nghệ muốn hướng tới. Do vậy, việc cung cấp một mạng chỉ với tốc độ dữ liệu cao liệu đã đủ đề đáp ứng nhu cầu của người dùng chưa, hay 4G cần phải đáp ứng các yêu cầu khác nữa? Nếu chúng ta nắm được những nhu cầu của người sử dụng mà các công nghệ mạng hiện tại chưa đáp ứng được, chúng ta đã cầm trong tay chìa khóa cho sự thành công của 4G! Hãy cùng nhau xem xét một vài tình huống.

Tình huống 1: Trước khi bạn đi ra khỏi nhà để đến nơi làm việc, bạn cần biết những thông tin như giờ tàu/buýt, tình trạng kẹt xe trên đường, cũng như dự báo thời gian cần thiết để đi đến chỗ làm việc. Nếu bạn chọn một phương tiện đi lại, các thông tin về thời gian, thời điểm chuyển đổi phương tiện tiếp theo..sẽ được cập nhật liên tục với thời gian thực. Trong lúc ngồi trên phương tiện công cộng, bạn có thể đọc e-mail, nghe rađio, xem TV, kết nối với intranet của công ty để chuẩn bị tài liệu cho buối họp….

Tình huống 2: Có thể bạn sẽ rất thích nhận được những thông tin shopping, hàng giảm giá, thông tin vui chơi giải trí hấp dẫn khi bạn ngồi ở nhà hay đang trong xe buýt. Tuy nhiên bạn sẽ không thích nhận những thông tin này khi đang trong một cuộc họp. Cũng có bạn lại rất ghét những thông tin kiểu thế này. Do đó, dịch vụ trong tương lai phải tùy theo sở thích, thói quen của từng người dùng. Cũng tương tự ví dụ khi bạn đi du lịch sang một thành phố hay nước nào đó, bạn sẽ rất hài lòng khi nhận được những thông tin hướng dẫn như bản đồ, những địa danh cần tham quan, các món ngon nên thưởng thức… Mỗi khi đến trước một địa điểm tham quan bạn sẽ nhận được thông tin cụ thể về lịch sử, đặc điểm nơi bạn đang tham quan. Và sẽ thật tuyệt nếu các thông tin được cung cấp đến bạn bằng đúng tiếng mẹ đẻ của bạn.

Trên đây chỉ là hai tình huống tiêu biểu mà người dùng trong tương lai chờ đợi. Để làm được điều đó, hệ thống mạng 4G phải đặt người dùng vào vị trí trung tâm (user-centric) và các dịch vụ trong tương lai sẽ phải tính đến sở thích, yêu cầu, địa điểm, tình huống, thuộc tính của từng người sử dụng (nghề nghiệp, tuổi tác, quốc tịch…).

Vậy, lợi ích mà mạng 4G mang lại là gì?

Không bàn đến tốc độ của 4G vì thế hệ cao hơn thì hiển nhiên phải có tốc độ truyền tải dữ liệu lớn hơn thế hệ trước. Vậy, 4G có gì hấp dẫn hơn so với 3G?




Những điều nên biết về mạng 4G



Đầu tiên, phải kể đến khả năng của mạng 4G khi nó cho phép người dùng truy cập internet từ máy tính để bàn mà không cần phải có dây nối. Nếu như bạn cảm thấy mệt mỏi vì những giới hạn tốc độ gói cước mà nhà cung cấp dịch vụ mạng (ISP – Internet Service Provider) đưa ra, bạn sẽ cảm thấy vui mừng khi biết rằng sẽ không có giới hạn nào cho mạng 4G (tất nhiên là chỉ có giới hạn cực đại).

Tiếp theo, mạng 4G sẽ lấy người dùng là tâm điểm. Bạn có thể truy cập internet gần như ở mọi nơi, thậm chí cả khi đang di chuyển.

4G đã có chưa?




Những điều nên biết về mạng 4G



Câu trả lời là có. Hệ thống mạng 4G đã được triển khai mạnh nhất ở Mỹ (tất nhiên là theo cách gọi của nhà mạng, không phải 4G chuẩn theo ITU). Trong đó, Sprint dùng công nghệ WiMax, Verizon Wireless dùng LTE (Long Term Evolution) và T-Mobile áp dụng HSPA+, một công nghệ 3G với tốc độ... 4G. Tuy nhiên, mạng của Verizon có thể đạt tốc độ lý thuyết 5-12Mbps, WiMax của Sprint là 3-6Mbps, cách quá xa so với con số 100Mpbs yêu cầu bởi ITU.

Cước phí của 4G ra sao?




Những điều nên biết về mạng 4G



Về cước phí, mạng 4G có vẻ hấp dẫn hơn so với 3G. Gói cước trung bình khoảng 50$ 1 tháng cho 5GB và 80$ cho 10GB sử dụng. Và nếu sử dụng quá lưu lượng, bạn sẽ phải trả thêm 10$ phụ trội trên mỗi GB sử dụng. 


 

Tóm lược

Mặc dù thuật ngữ 4G vẫn chưa được bất kỳ một tổ chức chuẩn hóa nào định nghĩa một cách rõ ràng, tuy nhiên mạng 4G được kỳ vọng đáp ứng các đặc điểm sau:


  • Đặc tính được kỳ vọng nhất của mạng 4G là cung cấp khả năng kết nối ABC, mọi lúc, mọi nơi. Để thỏa mãn được điều đó, mạng 4G sẽ là mạng hỗn tạp (bao gồm nhiều công nghệ mạng khác nhau), hội tụ với nhau trên nền toàn IP. Thiết bị di động của 4G sẽ mang đặc tính đa công nghệ (multi-technology), đa phương thức (multi-mode) để có thể kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác nhau. Muốn vậy, thiết bị di động sẽ phải sử dụng giải pháp SDR (Software Defined Radio) để có thể tự cấu hình nhiều loại rađio khác nhau thông qua một phần cứng rađio duy nhất.


  • Mạng 4G cung cấp giải pháp chuyển giao liên tục, không vết ngắt (seamless) giữa nhiều công nghệ mạng khác nhau và giữa nhiều thiết bị di động khác nhau.


  •  Mạng 4G cung cấp kết nối băng rộng với tốc độ vào khoảng 100Mbit/giây cho người dùng di động và khoảng 1Gbit/giây cho người dùng cố định hay có tốc độ di chuyển thấp. Dịch vụ trên mạng 4G sẽ được cung cấp trên nền IMS để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.


  • Để vượt lên khỏi tình trạng bão hòa của thị trường viễn thông, các nhà cung cấp mạng sẽ phải tìm kiếm khách hàng bằng các dịch vụ tùy biến theo yêu cầu của khách hàng.


  • Mạng 4G sẽ lấy người dùng làm tâm điểm.


Tóm lại, mạng 4G là sự hội tụ của nhiều mạng, cung cấp các kết nối tốc độ cao, thích ứng với yêu cầu của người dung tại mọi nơi, mọi lúc.

1 nhận xét: