I. W CDMA Là Gì Tổng Quan Mạng Di Động 3G Tại Việt Nam
Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông tăng trưởng nhanh chóng tại Việt Nam, đặc biệt là dịch vụ thông tin di động, việc phát triển mạng di động sang thế hệ thứ 3 (3G) trở thành một xu hướng tất yếu. Trong đó, công nghệ W-CDMA nổi lên như một trong những lựa chọn hàng đầu. W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một chuẩn công nghệ mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Với ưu điểm nổi bật về tính năng và dịch vụ, mạng di động 3G hứa hẹn tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai gần. Các nhà khai thác tại Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu để chuyển đổi từ mạng 2G và 2.5G sang 3G. Luận văn này tập trung vào nghiên cứu công nghệ W-CDMA và khả năng phát triển của mạng 3G tại Việt Nam. Theo Nguyễn Đức Thái trong luận văn thạc sĩ, “Việc phát triển các mạng thông tin di động sang thế hệ 3 là một xu hướng tất yếu”.
1.1. Khái Niệm Mạng Thông Tin Di Động Tế Bào CMCS
Thông tin di động được định nghĩa là sự trao đổi thông tin giữa hai hoặc nhiều người dùng, trong đó ít nhất một thiết bị không cố định mà có thể di chuyển. Trong hệ thống tế bào, thông tin vô tuyến xảy ra giữa trạm di động và trạm cố định (trạm gốc vô tuyến). Khu vực địa lý mà trạm di động có thể trao đổi tín hiệu với trạm gốc vô tuyến được gọi là tế bào. Một hệ thống tế bào bao gồm nhiều tế bào, mỗi tế bào có một trạm gốc vô tuyến. Mạng thông tin di động tế bào chia vùng phục vụ thành các vùng nhỏ (tế bào) và mỗi tế bào được quản lý bởi một trạm gốc.
1.2. Cấu Hình Cơ Bản của Hệ Thống Mạng 3G W CDMA
Hệ thống điện thoại tế bào bao gồm các thành phần chính như: máy di động (MS), hệ thống trạm gốc (BSS), đài vô tuyến gốc (BTS), đài điều khiển trạm gốc (BSC), hệ thống chuyển mạch (SS), bộ ghi định vị tạm trú (VLR), bộ ghi định vị thường trú (HLR), trung tâm chuyển mạch điện thoại di động (MSC), thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR), trung tâm nhận thực (AUC), hệ thống khai thác và hỗ trợ (OSS), mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN), mạng chuyển mạch công cộng theo gói (PSPDN), mạng chuyển mạch số công cộng (CSPDN) và mạng chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN). Các thành phần này phối hợp để đảm bảo kết nối và quản lý cuộc gọi khi thuê bao di chuyển giữa các tế bào.
II. Lịch Sử Phát Triển 3G Bước Tiến Của Mạng Di Động Việt
Hệ thống thông tin di động đã trải qua hai thế hệ và đang tiến tới thế hệ thứ ba. Thế hệ thứ nhất sử dụng công nghệ tương tự, thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ số, và thế hệ thứ ba được thiết kế cho thông tin đa phương tiện. Trong quá trình phát triển mạng di động, 3G đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao, hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện như video streaming và truy cập Internet tốc độ cao. Thế hệ thứ ba này là sự phát triển nâng cấp đặc biệt từ các hệ thống thế hệ thứ 2, tập trung chủ yếu vào khía cạnh cung cấp dịch vụ cho người sử dụng, cung cấp các dịch vụ tốc độ truyền dẫn cao hơn và hiệu quả hơn. “Các hệ thống thế hệ thứ 3 sẽ cung cấp các dịch vụ có tốc độ truyền dẫn cao, truyền dẫn đa phương tiện và cung cấp các dịch vụ chuyển mạch gói hiệu quả hơn”.
2.1. Từ Mạng Tương Tự 1G Đến Kỷ Nguyên Số Với 2G
Thế hệ thứ nhất (1G) dựa trên kỹ thuật truyền dẫn tương tự và được thiết kế để cung cấp dịch vụ thoại di động cục bộ với vùng phủ sóng nhỏ. Thế hệ thứ hai (2G) đánh dấu bước chuyển sang công nghệ số, cung cấp khả năng truyền thoại theo đường vô tuyến, vượt qua số lượng điện thoại cố định. 2G cung cấp các dịch vụ như thoại số và dữ liệu tốc độ thấp, cũng như truyền gói ở tốc độ thấp đến trung bình.
2.2. UMTS Nền Tảng Phát Triển 3G W CDMA Tại Châu Âu
Do sự thành công của GSM, các nhà vận hành mạng châu Âu và các nhà sản xuất đã không chú ý đến hệ thống 3G cho đến tận giữa thập niên 90. Chỉ sau khi ITU đưa ra định hướng về hệ thống di động mới, các hoạt động cụ thể đối với UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) của ETSI mới được thực thi năm 1995. Đến tháng 1 năm 1998, ETSI chọn hai kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến (UTRA FDD và UTRA TDD) cho truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu đối với UMTS.
III. So Sánh Các Phương Pháp Đa Truy Nhập 3G FDMA TDMA CDMA
Mạng thông tin vô tuyến có nhiều ưu điểm, tuy nhiên vấn đề tài nguyên (tần số, thời gian) bị giới hạn. Giao thức đa truy nhập (MAP) được đưa ra để tăng tối đa hiệu quả sử dụng tài nguyên tần số. Các yêu cầu đối với MAP bao gồm điều khiển kênh, cung cấp tài nguyên phù hợp, đảm bảo đủ dung lượng cho mỗi người dùng và linh hoạt cho phép truyền nhiều loại tải như thoại, số liệu. Có hai loại đa truy nhập ứng với tài nguyên thời gian và tần số: FDMA, TDMA và CDMA. “Để giải quyết vấn đề này, người ta đưa ra giao thức đa truy nhập (MAP) nhằm tăng tối đa hiệu quả sử dụng tài nguyên tần số có hạn”.
3.1. Ưu Nhược Điểm Của Đa Truy Nhập Theo Tần Số FDMA
Trong FDMA (Frequency Division Multiple Access), phổ tần cung cấp cho kênh thông tin được chia thành 2N kênh tần kế tiếp, giữa chúng có khoảng tần bảo vệ. Mỗi người dùng được gán cho một kênh tần riêng. Đặc điểm của FDMA là kênh tần số sử dụng trong thời gian liên lạc có thể thay đổi khi MS di chuyển, gây nhiễu giao thoa và BTS có nhiều bộ thu phát riêng cho mỗi MS.
3.2. Đa Truy Nhập Theo Thời Gian TDMA và Ứng Dụng
Trong TDMA (Time Division Multiple Access), phổ tần cung cấp chia thành các kênh tần, mỗi kênh tần được chia N khe thời gian, mỗi kênh ứng với một khe thời gian nhất định trong một chu kỳ khung. Mỗi kênh (khe thời gian) được ấn định cho người sử dụng khác nhau. Thông tin là tín hiệu số tổ chức dạng gói. Đặc điểm của TDMA là tín hiệu truyền đều là tín hiệu số, liên lạc song công, việc đồng bộ trễ rất phức tạp và tín hiệu được trải phổ trên băng tần rộng.
3.3. CDMA Đa Truy Nhập Theo Mã và Đặc Tính Nổi Bật
Trong CDMA (Code Division Multiple Access), phổ tần được chia thành nhiều kênh, mỗi kênh được gán một mã khác nhau. Tin tức được trải phổ trên băng tần rộng. Để thu được dữ liệu ban đầu, máy thu phải dùng mã trải phổ chính xác như khi tín hiệu được xử lý ở bên máy phát. Đặc điểm của CDMA là phổ tần trải rộng, sử dụng mã giả ngẫu nhiên, giảm nhiễu fading đa đường.
IV. Kỹ Thuật Trải Phổ và Công Nghệ CDMA Cho Mạng 3G Việt Nam
Tần số vô tuyến được coi là một nguồn tài nguyên hạn chế. Kỹ thuật trải phổ là một phương pháp điều chế tín hiệu trong đó tín hiệu băng hẹp được trải rộng trên một băng tần rộng hơn nhiều so với băng thông thông tin ban đầu. Công nghệ CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ để cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một băng tần. “Kỹ thuật trải phổ là một phương pháp điều chế tín hiệu trong đó tín hiệu băng hẹp được trải rộng trên một băng tần rộng hơn”.
4.1. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Trải Phổ Trong Mạng 3G W CDMA
Kỹ thuật trải phổ trải rộng tín hiệu trên một băng tần rộng hơn nhiều so với băng thông thông tin ban đầu, làm cho tín hiệu ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu và fading. Kỹ thuật này sử dụng một mã giả ngẫu nhiên để trải rộng tín hiệu. Mã này được biết đến cả ở máy phát và máy thu, cho phép máy thu khôi phục tín hiệu ban đầu.
4.2. Ứng Dụng Lý Thuyết Trải Phổ Vào Hệ Thống CDMA
Lý thuyết trải phổ được ứng dụng vào hệ thống CDMA thông qua đa truy nhập trải phổ SSMA (CDMA). Trong hệ thống này, mỗi người dùng được gán một mã trải phổ duy nhất. Tín hiệu của mỗi người dùng được trải rộng bằng mã của mình và sau đó được truyền đi cùng với tín hiệu của các người dùng khác trên cùng một băng tần. Máy thu sử dụng mã của người dùng mong muốn để giải trải tín hiệu và khôi phục thông tin ban đầu.
V. Đề Xuất Triển Khai W CDMA Bước Tiến Mạng 3G Tại Việt Nam
Việc triển khai W-CDMA tại Việt Nam đòi hỏi cơ sở hạ tầng mạng thông tin di động số hiện đại, đồng bộ và rộng khắp. Điều này bao gồm nâng cấp các trạm gốc, hệ thống chuyển mạch và các kết nối truyền dẫn. Đồng thời, cần xem xét các vấn đề liên kết hệ thống để đảm bảo khả năng tương thích và chuyển vùng giữa các mạng di động khác nhau. Theo Nguyễn Đức Thái, “Cần có những đề xuất và kiến nghị cụ thể để triển khai W-CDMA hiệu quả tại Việt Nam”.
5.1. Cơ Sở Hạ Tầng Mạng Thông Tin Di Động Số Tại Việt Nam
Cơ sở hạ tầng mạng thông tin di động số ở Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể, nhưng vẫn cần đầu tư và nâng cấp để đáp ứng yêu cầu của công nghệ W-CDMA. Điều này bao gồm mở rộng vùng phủ sóng, nâng cấp thiết bị và cải thiện chất lượng dịch vụ.
5.2. Liên Kết Các Hệ Thống và Xu Hướng Triển Khai W CDMA
Việc liên kết các hệ thống hiện có là một yếu tố quan trọng để triển khai W-CDMA hiệu quả. Cần có sự phối hợp giữa các nhà mạng và các nhà cung cấp dịch vụ để đảm bảo khả năng tương thích và chuyển vùng giữa các mạng. Các xu hướng triển khai W-CDMA khác nhau cũng cần được xem xét để lựa chọn phương án phù hợp nhất với điều kiện của Việt Nam.
