Đồ án tốt nghiệp 5G: Tổng quan tiêu chuẩn, thí nghiệm, thách thức và thực hiện

Đồ án tổng quan về mạng 5G, chi tiết các tiêu chuẩn thí nghiệm, những thách thức trong phát triển và phương án thực hiện hiệu quả.

• Tác giả: Hồ Hải Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Mai Văn Lập
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện tử truyền thông
• Đề tài: 5G – Tổng quan về các tiêu chuẩn, thí nghiệm, thách thức, phát triển và thực hiện
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Hướng dẫn tổng quan về đồ án 5G và tiêu chuẩn cốt lõi

Đồ án 5G là một lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu, tập trung vào mạng di động thế hệ thứ 5. Công nghệ này không chỉ là một bản nâng cấp từ 4G mà là một cuộc cách mạng toàn diện, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu bùng nổ về dữ liệu và kết nối. Sự phát triển này được thúc đẩy bởi sự gia tăng theo cấp số nhân của các thiết bị di động thông minh và sự trỗi dậy của Internet vạn vật (IoT). Theo nghiên cứu, sự quá tải của mạng 4G vào năm 2020 là điều được dự báo trước, đòi hỏi một kiến trúc mạng mới có khả năng xử lý lưu lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ cao và độ trễ thấp (low latency). Công nghệ 5G ra đời nhằm giải quyết bài toán này, mở ra một kỷ nguyên mới cho truyền thông không dây. Nền tảng của 5G được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn do tiêu chuẩn 3GPP (Dự án đối tác thế hệ thứ 3) quy định, đảm bảo tính tương thích và khả năng tương tác toàn cầu. Các tiêu chuẩn này xác định rõ ba kịch bản sử dụng chính, định hình nên các ứng dụng của 5G trong tương lai. Việc hiểu rõ các tiêu chuẩn và yêu cầu nền tảng là bước đầu tiên và quan trọng nhất khi thực hiện một đồ án về 5G, giúp định hướng nghiên cứu và phát triển các giải pháp thực tiễn.

1.1. Sự cần thiết và quá trình phát triển công nghệ 5G

Sự phát triển từ 1G đến 4G LTE-Advanced đã cho thấy một lộ trình cải tiến liên tục về tốc độ và dịch vụ. Tuy nhiên, sự bùng nổ của smartphone, video độ phân giải cao và các thiết bị IoT đã đặt ra những yêu cầu vượt xa khả năng của mạng 4G. Theo tài liệu nghiên cứu, các nhà phân tích đã cảnh báo về tình trạng quá tải thông tin vào năm 2020, khi khối lượng dữ liệu di động tăng vọt. Đây chính là động lực chính cho sự ra đời của mạng di động thế hệ thứ 5. Quá trình nghiên cứu và phát triển 5G không chỉ tập trung vào việc tăng tốc độ, mà còn tối ưu hóa toàn bộ kiến trúc mạng 5G để hỗ trợ đồng thời hàng tỷ thiết bị, giảm độ trễ xuống mức mili giây và đảm bảo độ tin cậy cực cao. Mục tiêu là tạo ra một nền tảng kết nối hợp nhất, linh hoạt và thông minh, sẵn sàng cho các ứng dụng tương lai.

1.2. Ba kịch bản ứng dụng chính của mạng 5G theo IMT 2020

Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa ba nhóm kịch bản sử dụng chính cho 5G trong chuẩn IMT-2020. Thứ nhất là eMBB (Enhanced Mobile Broadband), tập trung vào việc cung cấp tốc độ dữ liệu siêu cao, lên tới hàng Gbps, phục vụ các nhu cầu như xem video 8K, thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR). Thứ hai là URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communications), được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy gần như tuyệt đối và độ trễ cực thấp, chẳng hạn như xe tự hành, phẫu thuật từ xa và điều khiển robot công nghiệp. Cuối cùng là mMTC (Massive Machine Type Communications), cho phép kết nối đồng thời một số lượng khổng lồ các thiết bị có công suất thấp, là nền tảng cho thành phố thông minh và các hệ thống Internet vạn vật (IoT) quy mô lớn. Mỗi kịch bản này đặt ra những yêu cầu khác nhau về kiến trúc mạng 5G.

II. Top 4 thách thức lớn nhất khi triển khai hạ tầng 5G

Việc triển khai công nghệ 5G trên quy mô lớn không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Các nhà mạng và nhà nghiên cứu phải đối mặt với hàng loạt thách thức kỹ thuật và kinh tế. Thách thức đầu tiên và lớn nhất là vấn đề băng tần 5G. 5G hoạt động trên cả dải tần số thấp, trung và cao (sóng milimet), mỗi dải tần lại có ưu và nhược điểm riêng về tốc độ và phạm vi phủ sóng. Việc quy hoạch và cấp phép phổ tần là một bài toán phức tạp. Tiếp theo là chi phí triển khai 5G vô cùng tốn kém, bao gồm việc nâng cấp mạng lõi, xây dựng hàng loạt trạm gốc (base station) mới với mật độ dày đặc hơn do sóng milimet có tầm phủ sóng ngắn. Thách thức thứ ba liên quan đến việc đảm bảo vùng phủ sóng 5G liền mạch và đồng nhất, đặc biệt là ở các khu vực nông thôn hoặc có địa hình phức tạp. Cuối cùng, bảo mật mạng 5G là một mối quan tâm hàng đầu, khi kiến trúc mạng mới dựa trên phần mềm và kết nối hàng tỷ thiết bị IoT, tạo ra nhiều điểm tấn công tiềm tàng. Việc giải quyết triệt để những thách thức này sẽ quyết định tốc độ và sự thành công của lộ trình phát triển 5G.

2.1. Bài toán quy hoạch băng tần 5G và tối ưu phổ tần

Không giống như các thế hệ trước, 5G sử dụng một dải phổ tần rất rộng, từ dưới 1 GHz đến các băng tần sóng milimet (mmWave) trên 24 GHz. Các băng tần 5G tần số thấp cung cấp vùng phủ sóng 5G rộng nhưng tốc độ hạn chế, trong khi băng tần mmWave cho tốc độ siêu cao nhưng tầm phủ ngắn và dễ bị cản trở bởi vật cản. Thách thức nằm ở việc quy hoạch, cấp phép và kết hợp các dải tần này một cách hiệu quả để cân bằng giữa tốc độ và độ phủ. Các kỹ thuật như chia sẻ phổ tần động (Dynamic Spectrum Sharing) đang được nghiên cứu để cho phép 5G và 4G cùng tồn tại trên cùng một băng tần, giúp quá trình chuyển đổi diễn ra suôn sẻ hơn. Việc tối ưu hóa sử dụng phổ tần là yếu tố sống còn để đảm bảo hiệu suất mạng.

2.2. Chi phí triển khai 5G và áp lực kinh tế cho nhà mạng

Xây dựng hạ tầng 5G đòi hỏi một khoản đầu tư khổng lồ. Chi phí triển khai 5G không chỉ bao gồm việc mua sắm thiết bị vô tuyến mới mà còn cả việc nâng cấp mạng lõi (core network) lên kiến trúc dựa trên dịch vụ, xây dựng các trung tâm dữ liệu biên (edge data centers) và đặc biệt là chi phí cho mạng lưới cáp quang kết nối các trạm gốc. Do sóng milimet có phạm vi hẹp, số lượng trạm gốc cần thiết cho 5G cao hơn nhiều so với 4G để đạt được độ phủ tương đương. Điều này tạo ra một áp lực tài chính rất lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, đòi hỏi họ phải có một mô hình kinh doanh bền vững và chiến lược đầu tư hợp lý để thu hồi vốn.

2.3. Vấn đề an ninh và bảo mật mạng 5G trong kỷ nguyên IoT

Kiến trúc ảo hóa và dựa trên phần mềm của 5G, cùng với việc kết nối hàng tỷ thiết bị IoT, đã tạo ra một bề mặt tấn công rộng lớn hơn. Các mối đe dọa về bảo mật mạng 5G không chỉ giới hạn ở việc nghe lén hay tấn công từ chối dịch vụ (DoS) truyền thống. Chúng còn bao gồm các rủi ro liên quan đến tính toàn vẹn của dữ liệu trong các hệ thống URLLC (như xe tự hành) và quyền riêng tư trong các mạng mMTC. Việc xác thực thiết bị, mã hóa đầu cuối, phân đoạn mạng (network slicing) để cô lập lưu lượng và giám sát an ninh mạng theo thời gian thực là những giải pháp bắt buộc phải được tích hợp sâu vào kiến trúc mạng 5G ngay từ giai đoạn thiết kế.

III. Phương pháp xây dựng kiến trúc mạng 5G linh hoạt hiệu quả

Để đáp ứng các yêu cầu đa dạng của ba kịch bản sử dụng, kiến trúc mạng 5G phải được thiết kế theo một phương pháp hoàn toàn mới, khác biệt so với các thế hệ trước. Thay vì một kiến trúc nguyên khối, 5G áp dụng mô hình kiến trúc dựa trên dịch vụ (Service-Based Architecture - SBA). Trong mô hình này, các chức năng mạng được tách rời thành các dịch vụ vi mô (microservices) độc lập, có thể được triển khai, nâng cấp và mở rộng một cách linh hoạt. Nền tảng cho kiến trúc này là hai công nghệ đột phá: Ảo hóa Chức năng Mạng (NFV) và Mạng được Định nghĩa bằng Phần mềm (SDN). NFV cho phép chạy các chức năng mạng dưới dạng phần mềm trên các máy chủ thương mại, giảm sự phụ thuộc vào phần cứng chuyên dụng. Trong khi đó, SDN tách biệt mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu, cho phép quản lý và cấu hình mạng một cách tập trung và tự động hóa. Sự kết hợp này tạo ra một hạ tầng 5G linh hoạt, có khả năng tạo ra các "lát cắt mạng" (network slices) ảo, mỗi lát cắt được tối ưu cho một dịch vụ cụ thể như eMBB, URLLC, hay mMTC.

3.1. Kiến trúc dựa trên dịch vụ SBA và nguyên lý hoạt động

Kiến trúc dựa trên dịch vụ (SBA) là trái tim của mạng lõi 5G. Mỗi Chức năng Mạng (Network Function - NF) cung cấp dịch vụ của mình cho các NF khác thông qua các giao diện lập trình ứng dụng (API) được tiêu chuẩn hóa. Các NF này có thể "đăng ký" và "khám phá" các dịch vụ của nhau thông qua một Chức năng Kho lưu trữ NF (NRF). Cách tiếp cận này giúp phá vỡ các silo chức năng cứng nhắc của mạng 4G, cho phép các nhà mạng dễ dàng giới thiệu các dịch vụ mới, tùy chỉnh mạng theo yêu cầu và tự động hóa các quy trình vận hành. SBA là yếu tố then chốt giúp kiến trúc mạng 5G trở nên linh hoạt và có khả năng mở rộng cao.

3.2. Vai trò của NFV và SDN trong việc ảo hóa hạ tầng 5G

Ảo hóa Chức năng Mạng (NFV) và Mạng được Định nghĩa bằng Phần mềm (SDN) là hai trụ cột công nghệ cho phép hiện thực hóa hạ tầng 5G linh hoạt. NFV thay thế các thiết bị phần cứng đắt đỏ bằng các chức năng mạng ảo (VNF) chạy trên các máy chủ tiêu chuẩn, giúp giảm đáng kể chi phí triển khai 5G và tăng tốc độ cung cấp dịch vụ. SDN tập trung hóa việc điều khiển mạng, cho phép quản trị viên cấu hình và quản lý toàn bộ mạng lưới từ một điểm duy nhất. Trong 5G, SDN đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến lưu lượng một cách thông minh và quản lý các lát cắt mạng, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho từng ứng dụng của 5G.

IV. Khám phá các ứng dụng của 5G đột phá trong thực tiễn

Sự vượt trội về tốc độ, độ trễ và khả năng kết nối của công nghệ 5G không chỉ cải thiện trải nghiệm di động hiện tại mà còn mở đường cho vô số ứng dụng đột phá, thay đổi sâu sắc nhiều ngành công nghiệp. Trong lĩnh vực công nghiệp, 5G là nền tảng cho Nhà máy thông minh 4.0, nơi các robot tự động, cảm biến và máy móc được kết nối và điều khiển theo thời gian thực với độ trễ thấp, tối ưu hóa quy trình sản xuất. Trong giao thông vận tải, 5G cho phép giao tiếp tức thời giữa các phương tiện (V2V) và giữa phương tiện với cơ sở hạ tầng (V2I), là yếu tố cốt lõi để xe tự hành hoạt động an toàn và hiệu quả. Lĩnh vực y tế cũng chứng kiến những bước tiến vượt bậc với phẫu thuật từ xa, theo dõi sức khỏe bệnh nhân theo thời gian thực và chẩn đoán hình ảnh chất lượng cao được truyền tải tức thì. Ngoài ra, các ứng dụng của 5G trong giải trí như game thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và streaming video 8K sẽ trở nên phổ biến, mang lại trải nghiệm sống động và chân thực chưa từng có. Những ứng dụng này minh chứng cho tiềm năng to lớn của 5G, vượt xa vai trò của một mạng di động truyền thống.

4.1. 5G và cuộc cách mạng Internet vạn vật IoT quy mô lớn

Kịch bản mMTC của 5G được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ Internet vạn vật (IoT) trên quy mô chưa từng có, cho phép kết nối hàng triệu thiết bị trên mỗi kilômét vuông. Điều này sẽ thúc đẩy các ứng dụng như thành phố thông minh (quản lý giao thông, chiếu sáng, rác thải), nông nghiệp chính xác (cảm biến độ ẩm, máy bay không người lái) và logistics thông minh (theo dõi hàng hóa). Khả năng kết nối đồng thời số lượng lớn thiết bị tiêu thụ năng lượng thấp của 5G là chìa khóa để xây dựng một thế giới kết nối toàn diện, nơi mọi vật đều có thể giao tiếp và chia sẻ dữ liệu.

4.2. Trải nghiệm AR VR và giải trí đa phương tiện với độ trễ thấp

Với băng thông cực rộng của eMBB và độ trễ thấp (low latency) của URLLC, 5G sẽ thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp giải trí. Các ứng dụng thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) sẽ không còn bị giới hạn bởi dây cáp hay khả năng xử lý của thiết bị. Dữ liệu có thể được xử lý trên đám mây và truyền đến kính VR/AR gần như ngay lập tức, tạo ra trải nghiệm mượt mà, chân thực và không gây chóng mặt. Việc phát trực tiếp các sự kiện thể thao với góc nhìn 360 độ, chơi game trên nền tảng đám mây với chất lượng đồ họa đỉnh cao sẽ trở thành hiện thực, mang đến một kỷ nguyên giải trí tương tác hoàn toàn mới.

V. Lộ trình phát triển 5G và định hướng tương lai tới mạng 6G

Quá trình chuyển đổi sang 5G là một hành trình dài hạn, được đánh dấu bằng các giai đoạn phát triển và nâng cấp liên tục theo lộ trình phát triển 5G của tiêu chuẩn 3GPP. Các phiên bản đầu tiên tập trung vào kịch bản eMBB, tận dụng hạ tầng 4G sẵn có (chế độ Non-Standalone). Các phiên bản sau đó sẽ triển khai mạng 5G độc lập (Standalone), hỗ trợ đầy đủ các tính năng của URLLC và mMTC. Tương lai của mạng di động không dừng lại ở 5G. Ngay từ bây giờ, các viện nghiên cứu và tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới đã bắt đầu đặt những viên gạch đầu tiên cho thế hệ tiếp theo: mạng 6G. 6G được kỳ vọng sẽ mang lại tốc độ lên tới Terabit/giây, độ trễ dưới một mili giây và khả năng kết nối không gian-mặt đất-dưới nước. Nó sẽ tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào sâu trong kiến trúc mạng để tự động tối ưu hóa và quản lý, đồng thời mở ra các ứng dụng hoàn toàn mới như giao diện não-máy tính và голограми thời gian thực. Việc nghiên cứu 5G hôm nay chính là nền tảng vững chắc để tiếp cận và định hình tương lai của mạng 6G.

5.1. Các giai đoạn trong lộ trình phát triển 5G toàn cầu

Theo 3GPP, lộ trình phát triển 5G được chia thành nhiều giai đoạn (Release). Release 15 và 16 đã đặt nền móng cho 5G với kiến trúc SBA và các tính năng ban đầu cho eMBB và URLLC. Release 17 tiếp tục cải tiến hiệu quả năng lượng, mở rộng hỗ trợ cho các thiết bị IoT và các ứng dụng phát sóng. Các phiên bản tương lai như Release 18 (sẽ được gọi là 5G-Advanced) sẽ tập trung vào việc tích hợp AI/ML, nâng cao khả năng của AR/VR và cải thiện hơn nữa hiệu suất mạng. Việc triển khai 5G trên toàn cầu sẽ diễn ra theo từng giai đoạn, phụ thuộc vào chiến lược của từng quốc gia và nhà mạng.

5.2. Tầm nhìn và những kỳ vọng ban đầu về mạng 6G

Tương lai của mạng di động sau 5G chính là mạng 6G. Mặc dù vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu sơ khai, 6G được dự đoán sẽ hoạt động ở các dải tần số cao hơn nữa (Terahertz), cho phép tốc độ và dung lượng chưa từng thấy. Một trong những tầm nhìn cốt lõi của 6G là sự hội tụ của thế giới vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Nó không chỉ kết nối con người và máy móc, mà còn có thể cảm nhận và tái tạo môi trường xung quanh một cách chính xác. Trí tuệ nhân tạo sẽ là một phần không thể thiếu, giúp mạng lưới có khả năng tự học, tự thích ứng và tự chữa lành. 6G hứa hẹn sẽ là nền tảng cho một xã hội thực sự thông minh và kết nối toàn diện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1. Giới thiệu chung 1. Lịch sử ra đời và phát triển Ở cuối thế kỷ thứ 19 Marconi đã chỉ ra rằng thông tin vô tuyến có thể liên lạc trên cự ly xa, máy phát và máy thu có khả năng liên lạc di động với nhau. Nhưng thời đó người ta liên lạc chủ yếu bằng điện báo Morse.

Trong những năm 1895, hệ thống thông tin liên lạc không dây là một trong những hệ thống phát triển nhanh nhất của các thông tin liên lạc thời xưa. Nó sử dụng các dịch vụ băng thông rộng của di động. Các khái niệm về hệ thống di động được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm AT & T Bell để giải quyết các vấn đề công suất các hệ thống thông tin di động đầu. Trái ngược với các thông tin di động: Đầu tiên hệ thống, mà chỉ có một trạm trung tâm (BS) bao phủ toàn bộ vùng phủ sóng khu vực, hệ thống tế bào phân chia vùng phủ sóng vào các tế bào không chồng chéo nhau và hoạt động với BS riêng của mình.

Bằng cách khai thác một thực tế rằng sức mạnh của một tín hiệu truyền với khoảng cách, cùng một tần số tương tự có thể được tái sử dụng trong tiểu tế bào mà không cần giới thiệu nhiễu liên cell nặng như một hệ quả, khả năng làm tăng đáng kể việc sử dụng gói của phổ tần số. Đến năm 1928 sở cảnh sát Bayone – Mỹ đã bắt đầu triển khai mạng vô tuyến truyền thanh đầu tiên. Do là mạng vô tuyến truyền thanh đầu tiên nên các máy di động tốn nguồn và khá cồng kềnh được đặt trên ô tô để liên lạc về 1 trạm gốc BS ở trung tâm. Chất lượng liên lạc lại cực kỳ kém do đặc điểm địa hình truyền sóng di động rất phức tạp mà các máy chỉ gồm 10 đèn điện tử thực hiện các chức năng tối thiểu.

Hệ thống điện thoại cố định phát triển nhanh và hình thành mạng PSTN (Public Switching Telephone Network) song suốt thời gian dài vô tuyến di động không phát triển do hạn chế về công nghệ. Mạng PSTN bao gồm đường dây điện thoại, cáp quang, truyền dẫn vi ba liên kết, các mạng di động, vệ tinh thông tin liên lạc, và dây cáp điện thoại dưới đáy biển, tất cả các kết nối với nhau bởi các trung tâm chuyển mạch, do đó cho phép hầu hết các máy điện thoại để liên lạc với nhau. Ban đầu là một mạng lưới các đường dây cố định tương tự hệ thống thoại. Mạng PSTN hiện nay gần như hoàn toàn kỹ thuật số trong của mạng lõi và bao gồm điện thoại di động và các mạng khác, cũng như điện thoại cố định.

Trong năm 1947 Bell Labs đã cho ra ý tưởng về mạng điện thoại di động tế bào: Các máy đi động được tự do và chuyển vùng từ vùng tế bào này sang vùng tế bào khác. Các tế bào được thiết kế nhằm phủ kín vùng phủ sóng (là vùng địa lý được cung cấp dịch vụ di động), kết nối thành mạng thông qua chuyển mạch tổng đài đi động và được bố trí tại trung tâm vùng. Những người sử dụng di động có thể di chuyển được trong vùng phủ sóng của các trạm gốc (Base station). Nhưng ý tưởng của Bell Labs đã không được sử dụng do hạn chế về mặt công nghệ.

Năm 1979 thì mạng di động tế bào đầu tiên đã được đưa vào sử dụng ở Mỹ và phát triển rất nhanh do doanh thu thu lớnvà tính thuận tiện trong việc sử dụng. Mạng đi động tế bào được ra đời nhờ các tiến bộ kỹ thuật về: - Có các hệ thống chuyển mạch tự động với tốc độ chuyển mạch lớn, dung lương cao. - Sử dụng kỹ thuật vi mạch: VLSI ra đời (Very Large Scale Integrated Circuit) nó có thể tích hợp các linh kiện từ hàng trăm ngàn đến 10 6 transistor trong 1 máy điện thoại di động. Do vậy có thể giải quyết được những khó khăn trong việc truyền sóng di động.

Hệ thống thông tin di động tế bào số hay còn được gọi là hệ thống thông tin di động (Mobile Systems) là hệ thống thông tinliên lạc được truy cập với nhiều điểm khác nhau (access point or base stations) trên một vùng tế bào hay còn gọi là các Cell.1: Cấu trúc mạng tế bào 1. Phân loại hệ thống thông tin di động 1. Phân loại theo đặc tính tín hiệu. - Analog: Thế hệ 1, thoại điều tần analog, các tín hiệu điều khiển đã được số hóa toàn bộ.

- Digital: Thế hệ 2, và cao hơn, thoại, điều khiển đều số hóa. Ngoài dịch vụ thoại nó còn có khả năng phục vụ các dịch vụ khác như truyền số liệu … 1. Phân loại theo cấu trúc hệ thống - Các mạng vô tuyến tế bào: Cung cấp cac dịch vụ trên diện rộng với khả năng lưu động (roaming) toàn cầu (liên mạng). - Vô tuyến viễn thông không dây (CT: Cordless Telecome) cung cấp dịch vụ trên diện hẹp, các giải pháp kỹ thuật đơn giản, không có khả năng roaming.

- Vành vô tuyến địa phương (WLL: Wireless Local Loop): Cung cấp dịch vụ điện thoại vô tuyến với chất lương như điện thoại cố định cho một vành đai quanh một tram gốc, không có khả năng roaming. Mục đích nhằm cung cấp dịch vụ điện thoại cho các vùng mật độ dân cư thấp, mạng lưới điện thoại cố định chưa phát triển. Phân loại theo phương thức đa truy nhập vô tuyến a. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA Mỗi thuê bao truy nhập mạng bằng 1 tần số, băng tần chung W được chia thành N kênh vô tuyến.

Mỗi một thuê bao truy nhập và liên lạc trên kênh liên lạc trên kênh con trong suốt thời gian liên lạc. +Ưu điểm: yêu cầu về đồng bộ không quá cao, thiết bị đơn giản. +Nhược điểm: - Thiết bị tram gốc cồng kềnh do có bao nhiêu kênh (tần số sóng mang kênh con) thì tại trạm gốc phải có bấy nhiêu máy thu phát. - Cần phải đảm bảo các khoảng cách bảo vệ giữa từng kênh bị sóng mang chiếm nhằm mục đích phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ dao động.

Các máy thu đường lên hoặc đường xuống chọn sóng mang cần thiết và theo tần số phù hợp. Như vậy để đảm bảo FDMA tốt thì tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất trên toàn thế giới. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA Các phổ mà quy định cho liên lạc thông tin di động được chia ra thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này sẽ dùng chung cho N kênh liên lạc. Trong mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung.

Các thuê bao dùng chung một tần số song luân phiên nhau về thời gian, mỗi thuê bao được chỉ định cho một khe thời gian trong cấu trúc khung. +Ưu điểm: -Trạm gốc đơn giản do với một tần số chỉ cần một máy thu phát phục vụ được nhiều người truy nhập và được phân biệt nhau về thời gian. - Các tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số -Giảm nhiễu giao thoa +Nhược điểm: -Yêu cầu về đồng bộ ngặt nghèo. - Loại máy điện thoại di động mà dùng kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn loại máy điện thoại di động dùng kỹ thuật FDMA.

Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106/s c. Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Các thuê bao dùng chung một tần số trên suốt thời gian liên lạc. CDMA phân biệt nhau nhờ kỹ thuật mã trải phổ khác nhau, nhờ đó hầu như không gây nhiễu lẫn nhau. Những thiết bị mà người sử dụng được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng, riêng biệt không trùng với ai.

+Ưu điểm: -Hiệu quả sử dụng phổ cao, có khả năng chuyển vùng miền và đơn giản trong kế hoạch phân bổ tần số. - Khả năng chống nhiễu và bảo mật cao, thiết bị trạm gốc đơn giản (1 máy thu phát). - Dải tần tín hiệu hoạt động rộng hàng MHz. - Những kỹ thuật trải phổ trong hệ thống truy nhập này cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA +Nhược điểm: - Yêu cầu về đồng bộ và điều khiển công suất rất ngặt nghèo, chênh lệch công suất thu tại trạm gốc từ các máy di động trong một tế bào phải nhỏ hơn hoặc bằng 1dB, trái lại thì số kênh phục vụ được.

-Kỹ thuật trải phổ phức tạp.2: Các công nghệ đa truy nhập 1. Phân loại theo phương thức song song + FDD (Frequecy Divition Duplex: Song công phân chia theo tần số). Nó đượcthu phát đồng thời ở 2 tần số khác nhau, phát 1 tần số và thu 1 tần số. Băng tần công tác gồm 2 dải tần dành cho đường lên up-link từ MS tới BS và đường xuống down-link từ BS tới MS.

Đường lên luôn là dải tần thấp và MS có công suất nhỏ hơn, thường di động và có khả năng bị che khuất. Khi đó với giải pháp tần thấp hơn (bước sóng lớn hơn) thì khả năng bị che khuất giảm. Một tần số chia 8 khe thời gian. Khung thời gian công tác được chia đôi, 1 nửa cho đường lên, 1 nửa cho đường xuống.

Một số thế hệ mạng di động Các thế hệ di động khác nhau đều có bốn khía cạnh chính là: - Truy cập vô tuyến - Tốc độ dữ liệu - Băng thông - Cấu hình chuyển mạch Hình 1.3: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào. Thế hệ ra đời đầu tiên vào thập niên 80 là mạng thông tin thế hệ 1G, mạng này dùng tín hiệu tương tự (analog), băng thông khác nhau từ 10 đến 30 Khz tùy thuộc vào loại hệ thống và dịch vụ, dịch vụ chủ yếu là thoại. Tuy mạng này chứa đựng nhiều khuyết điểm về kỹ thuật nhưng nó đã đánh dấu sự đổi mới và là một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử truyền thông. Chính vì thế, để chứng kiến sự chuyển biến, thay đổi của mạng thông tin di động trên khắp thế giới thì vào đầu những năm 90 người ta người ta cho ra đời thế hệ thứ hai là mạng 2G với băng thông số 200 MHz.

Mạng 2G được phân ra làm 2 loại: dựa trên nền tảng đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA và dựa trên nền tảng đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Để đánh dấu điểm mốc thời điểm bắt đầu của mạng 2G là sự ra đời của công nghệ D-AMPS (hay IS-136) trên nền tảng TDMA được áp dụng ở Mỹ.