1.1 LÞch sö vμ xu h−íng 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 Bayonne3 ®· 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 l−îng 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 th−êng bÞ thay ®æi lín vμ nhanh lμm cho chÊt l−îng ®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 h−ëng xÊu cña ®Æc tÝnh truyÒn dÉn th× håi ®ã c¸c

m¸y thu ph¸t th−êng chØ cã kh«ng ®Õn 10 ®Ìn ®iÖn tö.

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× ch−a thÝch hîp ®Ó ®¹t ®−îc chÊt

l−îng 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 ng−êi sö dông

cao. Do ®ã, suèt vμi chôc n¨m, chÊt l−îng 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 th−íc 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 ch−a 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 l−îng 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 l−îng 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, th−êng ®−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 v−ît bËc vÒ ®é phøc t¹p

cña c¸c hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c d©n sù. Chóng cho phÐp nh÷ng ng−êi sö dông

cã ®−îc c¸c cuéc ®μm tho¹i trong khi di ®éng víi nhau hay víi bÊt kú ®èi t−îng

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

b−íc 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 tr−êng

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 v−ît rÊt nhanh lîi nhuËn thu ®−îc tõ c¸c dÞch vô cè ®Þnh.

H×nh 1-1 T−¬ng quan lîi nhuËn mét sè lo¹i h×nh dÞch vô th«ng tin (ch©u ¢u) []

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 (d−íi 10 kb/s), kh«ng ®¸p øng ®−îc c¸c

nhu cÇu truyÒn sè liÖu ngμy cμng t¨ng. Trong suèt nhiÒu n¨m, ng−êi ta ®· nãi rÊt

nhiÒu ®Õn sù t¨ng tr−ëng 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 tr−íc 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

Lîi nhuËn

(tû ®¬n vÞ tiÒn tÖ ch©u ¢u ECU)

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

DÞch vô cè ®Þnh

10 DÞch vô di ®éng

20

30

40

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

4

lËp ban TG68/1, ban ®Çu ®Æt d−íi 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 tr−êng ngoμi trêi (out-door) cã vïng phñ

sãng t−¬ng ®èi réng; b) tíi 2 Mb/s ®èi víi m«i tr−êng trong nhμ (in-door) cã

vïng phñ sãng hÑp;

+ 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 l−u ®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 c−íc theo dung l−îng truyÒn chø kh«ng theo thêi gian kÕt nèi;

§· cã tíi m−êi 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);

6 TG (Task Group): Nhãm c«ng t¸c.

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

5

+ 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 c−êng 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 tr−íc khi hÖ thèng 3G ®Çu tiªn theo chuÈn W-CDMA ®−îc ®−a vμo khai

th¸c ë NhËt b¶n vμo th¸ng m−êi 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 r−ìi

(2,5G) còng ®· ®−îc tiÕn hμnh, chñ yÕu ë Mü vμ Ch©u ¢u.

ë Mü, hÖ thèng cdmaOne (tªn gäi tr−íc ®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 ®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 lμN´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 h−íng ®i mμ trong

cdmaOne kh«ng cã, v× vËy ngay c¶ víi N = 1, cdma2000 còng cã dung l−îng cao

h¬n cña cdmaOne.

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

6

_ 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 ng−êi 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 ng−êi 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 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 ng−êi sö dông ®−îc Ên ®Þnh cho mét hoÆc mét

sè kªnh l−u l−îng 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 ng−êi 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 h−íng lªn EDGE. Nh− vËy,

viÖc ph¸t triÓn EDGE ®−îc ®Æt d−íi 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 ng−êi 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: tr−íc hÕt triÓn khai GPRS, råi ®Õn GPRS t¨ng c−êng (EDPRS:

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.

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

7

Enhanced Data rates Packet Radio Services) vμ DÞch vô d÷ liÖu chuyÓn m¹ch

kªnh t¨ng c−êng (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−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

l−îng 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 ng−êi 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 tr−êng 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

ng−êi sö dông cã thÓ lªn tíi 150 Mb/s.

MÆc dï c¸c hÖ thèng thÕ hÖ thø 4 vÉn cßn ch−a 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 th−êng ®−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 th−êng ®−îc

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).

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

8

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). 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 ch−a 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 th−êng ®−îc bè trÝ cã d¹ng tæ ong

víi kÝch th−íc thÝch hîp cho phÐp t¸i dông tÇn sè nh»m ®¹t ®−îc mËt ®é ng−êi sö

dông thÝch hîp. Trong thùc tÕ, h×nh d¸ng thùc vμ kÝch th−íc tÕ bμo phô thuéc vμo

®Þa h×nh, c«ng suÊt ph¸t, ®é nh¹y m¸y thu, mËt ®é ng−êi sö dông, lo¹i ¨ng-ten vμ

®é cao ¨ng-ten... Th«ng th−êng, 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 tr−êng c«ng së, nhμ m¸y... Do kÝch th−íc 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 l−îng

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].

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

9

Ph©n lo¹i theo ®Æc tÝnh tÝn hiÖu

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 h−íng liªn l¹c, mçi mét ng−êi 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 ng−êi 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 ng−êi 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 tr−êng 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 ng−êi

sö dông dïng toμn bé phæ tÇn nh− víi TDMA, trong toμn bé thêi gian cña cuéc

gäi nh− ®èi víi FDMA. C¸c ng−êi 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 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 tr−íc vμ ®· ®−îc chÊp nhËn ë ch©u ¢u vμ

nhiÒu n−íc kh¸c trªn thÕ giíi, b¶o ®¶m tÝnh l−u ®éng (roaming) quèc tÕ trªn mét

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

10

diÖn rÊt réng trªn toμn cÇu nªn kh¶ n¨ng chiÕm lÜnh thÞ tr−êng vμ c¹nh tranh cña

c¸c hÖ thèng CDMA thÕ hÖ thø hai ban ®Çu cßn ch−a 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 th−êng ®−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.

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 th−êng ®−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 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 ng−îc l¹i. Trong thùc tÕ, ®Ó ®¹t ®−îc dung l−îng

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

FDMA

TDMA

CDMA

f

f

f

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

11

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 tr−íc ®©y (kh«ng cã cÊu tróc tÕ

bμo) gÆp ph¶i mét sè nh−îc ®iÓm quan träng nh− h¹n chÕ vÒ kh¶ n¨ng cung cÊp

dÞch vô, chÊt l−îng 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 th−êng ®−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 ng−êi 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 l−îng 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 nh−îc ®iÓm trªn ®· dÉn tíi ý t−ëng 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 th−íc 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 l−îng dÞch vô theo yªu

cÇu. Kh¶ n¨ng chuyÓn giao lμ mét ®Æc tr−ng cña c¸c hÖ thèng th«ng tin di ®éng tÕ

bμo vμ nhê ®ã 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 l−îc cÊp phÐp cho c¸c

nhμ khai th¸c, c¸c tiªu chuÈn chÊt l−îng, c¸c kh¸i niÖm, vÊn ®Ò quy ho¹ch hÖ

thèng v« tuyÕn di ®éng tÕ bμo… D−íi ®©y, chóng ta sÏ xem xÐt mét c¸ch v¾n t¾t

c¸c vÊn ®Ò nμy.

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).

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

12

HiÖu suÊt trung kÕ vμ chiÕn l−îc cÊp phÐp cho c¸c nhμ khai th¸c

ChiÕn l−îc 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. Tr−íc ®©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 tr−êng. §iÒu nμy liªn

quan tíi viÖc dù ®o¸n vÒ thÞ tr−êng ®iÖn tho¹i di ®éng håi ®ã vÉn cßn ch−a 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 tr−êng cho hiÖu suÊt

trung kÕ tèt h¬n tr−êng hîp 2 nhμ khai th¸c/thÞ tr−êng. §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 tr−êng. Trong tr−êng

hîp ®Çu, gi¶ sö trªn mét vïng thÞ tr−êng gåm 7 tÕ bμo, nhμ khai th¸c ®−îc Ên

®Þnh toμn bé b¨ng tÇn víi tæng sè 666 kªnh. Trong tr−êng hîp thø hai, hai nhμ

khai th¸c cïng khai th¸c trªn vïng thÞ tr−êng 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

tr−êng hîp ®Çu N1 = 666/7 ≈ 95, cho tr−êng 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 tr−êng hîp lÇn l−ît lμA1 = 83,1 Erlang vμA2 = 38 Erlang. §èi víi

tr−êng 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:

Qi =

1,76

´ 60 i A

(1.1)

Do vËy, Q

1 = 2832,95 cuéc gäi/giê vμQ

2 = 1295,45 × 2 = 2590,9 cuéc gäi/giê.

HÖ sè suy gi¶m hiÖu suÊt trung kÕ gi÷a tr−êng hîp thø hai so víi tr−êng hîp

thø nhÊt víi x¸c suÊt chÆn 2% cã thÓ tÝnh ®−îc nh− sau:

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 c−íc. 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 l−u l−îng viÔn th«ng dïng trong lÜnh vùc ®iÖn tho¹i, ®Æt theo tªn

cña nhμ to¸n häc, nhμ thèng kª häc, kü s− ng−êi §an M¹ch Agner Krarup Erlang (1878-

1929), ng−êi ®Æt nÒn mãng cho ngμnh kü thuËt l−u l−îng vμ lý thuyÕt hμng ®îi. Erlang

lμ ®¬n vÞ thèng kª kh«ng thø nguyªn, lμ l−u l−îng mét ng−êi sö dông ®iÖn tho¹i trong

mét giê. Erlang th−êng ®−îc sö dông trong tÝnh to¸n cÊp ®é dÞch vô (GOS: Grade Of

Service) vμ chÊt l−îng dÞch vô (QoS: Quality of Service) trong ®iÖn tho¹i, viÖc tÝnh to¸n

l−u l−îng b»ng Erlang th−êng ®−îc tÝnh víi giê cao ®iÓm.

cuéc gäi/giê

PGS-TS Nguyen Quoc Bình

Nguon cung cap: vntelecom.org

13

8,5%

2832,95

2832,95 2590,9 h = - = (1.2)

MÆc dÇu hiÖu suÊt trung kÕ gi¶m khi sè nhμ khai th¸c trªn mét vïng thÞ tr−êng

t¨ng lªn song trong n¨m 1980 FCC ®· xÐt l¹i chiÕn l−îc mét hÖ thèng/mét thÞ

tr−êng cña m×nh vμ nghiªn cøu kh¶ n¨ng ¸p dông chiÕn l−îc h¬n mét hÖ

thèng/mét thÞ tr−êng 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

tr−êng 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 tr−êng hîp chØ mét nhμ khai th¸c/mét thÞ

tr−êng, 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 c−íc dÞch vô, do ®ã toμn x· héi ®−îc lîi lín), FCC ®· ®i ®Õn kÕt

luËn vÒ −u thÕ v−ît tréi cña chiÕn l−îc hai nhμ khai th¸c/mét vïng thÞ tr−êng.

HiÖn t¹i, chiÕn l−îc cÊp phÐp nμy ®−îc ¸p dông réng r·i víi sè nhμ khai th¸c/mét

vïng thÞ tr−êng 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 lμcell 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