Nghiên Cứu Kỹ Thuật Giám Sát Thuê Bao Di Động 3G - ĐH Thái Nguyên

Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G: Phân tích các phương pháp, công nghệ và giải pháp giám sát hiệu quả mạng 3G. Tìm hiểu chi tiết!

• Tác giả: Đoàn Thành Trung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Cương
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông - Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính
• Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VÀ HẠ TẦNG THÔNG DI ĐỘNG 3G
• 1.1. Thông tin di động toàn cầu
• 1.2. Lịch sử phát triển thông tin di động Việt Nam
• 1.3. Dịch vụ di động 3G
• 1.3.1. Thoại kém hình ảnh(Video call)
• 1.3.2. Điện thoại internet(Mobile Internet)
• 1.3.3. Điện thoại truyền hình (Mobile TV)
• 1.4. Kiến trúc mạng lõi UMTS
• 1.4.1. Họ công nghệ 3G/WCDMA
• 1.5. CÁC TỔ CHỨC VÀ TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ VỀ GIÁM SÁT HỢP PHÁP
• 1.5.1. ETSI và mô hình tham chiếu LI
• 1.5.2. Tiêu chuẩn giám sát mạng 3G
• 1.6. Giới thiệu mô hình giám sát thuê bao mạng 3G WCDMA
• 2. CHƢƠNG 3: PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH GIÁM SÁT MẠNG 3G VÀ
• 2.1. TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM.1 Mô hình hệ thống giám sát
• 2.2. Cơ chế hoạt động hệ thống giám sát
• 2.3. Phát triển modul giám sát thoại (VoIP) trong hệ thống
• 2.3.1. Thiết kế user case ứng dụng giám sát
• 2.4. Kiến trúc hệ thống triển khai thử nghiệm.4 Thử nghiệm hệ thống và kết quả
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giám Sát Thuê Bao Di Động 3G Tổng Quan Toàn Diện

Việc giám sát thuê bao di động 3G là một vấn đề khoa học và kỹ thuật quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh thông tin. Sự bùng nổ của công nghệ 3G, với các dịch vụ như Video call, Mobile Internet và Mobile TV, đã mở ra nhiều tiện ích cho người dùng nhưng cũng đặt ra những thách thức về quản lý và bảo mật. Nghiên cứu kỹ thuật giám sát nhằm mục đích làm chủ công nghệ, phát triển các mô hình phù hợp với hạ tầng mạng tại Việt Nam. Các hệ thống thông tin di động từ thế hệ 1G, 2G đã phát triển mạnh mẽ, nhưng đến 3G với kiến trúc mạng lõi UMTS và các công nghệ như WCDMA, HSDPA, và HSUPA, việc giám sát trở nên phức tạp hơn. Các hệ thống này không chỉ truyền thoại mà còn truyền tải một lượng lớn dữ liệu gói qua giao thức IP. Do đó, việc xây dựng một hệ thống giám sát hợp pháp (Lawful Interception - LI) hiệu quả, tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế là yêu cầu cấp thiết. Mục tiêu của các nghiên cứu trong lĩnh vực này là phát triển các modul phần mềm, tích hợp cơ sở dữ liệu thuê bao và xây dựng mô hình giám sát có khả năng áp dụng cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ, tập trung vào việc giám sát các dịch vụ trên nền IP như VoIP. Điều này không chỉ giúp đảm bảo an ninh quốc gia mà còn tạo ra nền tảng để làm chủ công nghệ, giảm sự phụ thuộc vào các giải pháp "đóng" của nước ngoài.

1.1. Lịch sử phát triển mạng 3G và nhu cầu giám sát

Lịch sử viễn thông di động Việt Nam bắt đầu từ năm 1993 với mạng GSM. Sự ra đời của các nhà mạng như MobiFone, Vinaphone, và sau đó là Viettel đã thúc đẩy thị trường phát triển nhanh chóng. Khi công nghệ 3G được triển khai, nó đã mang lại một cuộc cách mạng về dịch vụ dữ liệu di động, từ thoại hình ảnh (Video call) đến Internet tốc độ cao (Mobile Internet). Cùng với sự phát triển này, nhu cầu giám sát các hoạt động trên mạng 3G để phục vụ an ninh, điều tra tội phạm công nghệ cao và đảm bảo an toàn thông tin trở nên bức thiết. Các hoạt động liên lạc không chỉ giới hạn ở cuộc gọi thoại truyền thống mà còn mở rộng sang các dịch vụ dữ liệu phức tạp, đòi hỏi các kỹ thuật giám sát tinh vi hơn để có thể thu thập và phân tích thông tin một cách chính xác.

1.2. Giám sát hợp pháp Lawful Interception là gì

Giám sát hợp pháp, hay Lawful Interception (LI), là hoạt động thu thập thông tin liên lạc mạng viễn thông của cá nhân hoặc tổ chức theo yêu cầu của một cơ quan thực thi pháp luật có thẩm quyền. Hoạt động này phải được thực hiện một cách bí mật, không làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của đối tượng bị giám sát và các thuê bao khác. Mục đích của LI là cung cấp bằng chứng cho các hoạt động điều tra. Để đảm bảo tính pháp lý và kỹ thuật, các tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế như ETSI và 3GPP đã xây dựng các bộ tiêu chuẩn và mô hình tham chiếu chi tiết. Các mô hình này định nghĩa rõ ràng kiến trúc hệ thống, các thành phần chức năng, và giao diện trao đổi thông tin giữa nhà cung cấp dịch vụ và cơ quan chức năng, tạo ra một khuôn khổ thống nhất cho việc giám sát thuê bao di động 3G trên toàn cầu.

II. Thách Thức Kỹ Thuật Trong Giám Sát Mạng 3G WCDMA

Việc triển khai một hệ thống giám sát thuê bao di động 3G hiệu quả phải đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật và tiêu chuẩn. Thứ nhất, kiến trúc mạng lõi UMTS phức tạp hơn nhiều so với mạng 2G. Nó bao gồm cả miền chuyển mạch kênh (CS) cho thoại và miền chuyển mạch gói (PS) cho dữ liệu, đòi hỏi các điểm giám sát phải có khả năng thu thập thông tin từ nhiều thành phần mạng khác nhau như MSC Server, MGW và GSN. Thứ hai, cơ chế bảo mật trong 3G được tăng cường đáng kể. Các tính năng như xác thực hai chiều (AKA), mã hóa dữ liệu trên giao diện vô tuyến và bảo vệ tính toàn vẹn thông tin báo hiệu giúp ngăn chặn nghe lén. Bất kỳ giải pháp giám sát nào cũng phải vượt qua hoặc tích hợp với các cơ chế này mà không bị phát hiện. Thách thức lớn nhất là sự thiếu thống nhất trong các bộ tiêu chuẩn ban đầu. Mặc dù các tổ chức như ETSI (Châu Âu) và ATIS/TIA (Mỹ) đã nỗ lực xây dựng các quy chuẩn, việc áp dụng chúng vào các hệ thống "đóng" của những nhà cung cấp thiết bị như Ericsson hay Nice vẫn rất khó khăn. Điều này đòi hỏi các quốc gia đang phát triển phải tự nghiên cứu, cải tiến mô hình để phù hợp với điều kiện hạ tầng và công nghệ trong nước, đảm bảo khả năng làm chủ hệ thống giám sát hợp pháp.

2.1. Yêu cầu về bảo mật và tính toàn vẹn dữ liệu 3G

An toàn thông tin là ưu tiên hàng đầu trong mạng 3G. Kiến trúc bảo mật được chia thành nhiều nhóm, trong đó bảo mật truy cập mạng là quan trọng nhất. Cơ chế xác thực AKA (Authentication and Key Agreement) đảm bảo cả người dùng và mạng đều xác thực lẫn nhau, tạo ra các khóa mật mã (CK) và khóa toàn vẹn (IK) duy nhất cho mỗi phiên. Dữ liệu và báo hiệu trên đường truyền vô tuyến được mã hóa bằng các thuật toán như UEA1. Tính toàn vẹn dữ liệu được đảm bảo bằng thuật toán UIA1, ngăn chặn việc giả mạo hoặc thay đổi các bản tin báo hiệu. Một hệ thống giám sát phải có khả năng thu thập dữ liệu sau khi nó đã được giải mã tại các phần tử mạng lõi, hoặc phải được tích hợp sâu vào quy trình xử lý của mạng để truy cập thông tin một cách hợp lệ.

2.2. Sự cần thiết của các tiêu chuẩn quốc tế ETSI 3GPP

Để giải quyết sự phức tạp và đảm bảo khả năng tương tác, các tổ chức tiêu chuẩn hóa đóng vai trò then chốt. Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) đã xây dựng mô hình tham chiếu giám sát hợp pháp (LI), định nghĩa các thành phần chức năng và giao diện chuyển giao (Handover Interface - HI). Tương tự, 3GPP đã phát hành bộ tiêu chuẩn 3GPP TS 33.108, đặc tả chi tiết kiến trúc và giao diện cho mạng 3G WCDMA. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo rằng các giải pháp giám sát từ nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể hoạt động đồng bộ với hạ tầng mạng của nhà mạng. Nó cũng tạo ra một cơ sở pháp lý và kỹ thuật vững chắc, phân định rõ trách nhiệm giữa nhà cung cấp dịch vụ và cơ quan thực thi pháp luật, điều cần thiết cho một hệ thống giám sát hợp pháp bền vững.

III. Phương Pháp Giám Sát Theo Mô Hình Tham Chiếu LI Của ETSI

Để thực hiện giám sát thuê bao di động 3G một cách có hệ thống, mô hình tham chiếu LI của ETSI và 3GPP cung cấp một kiến trúc chuẩn hóa và hiệu quả. Mô hình này phân chia hệ thống thành ba thành phần chính: các điểm giám sát đặt tại nhà mạng, cụm máy chủ chức năng xử lý thông tin, và trung tâm giám sát của cơ quan chức năng. Điểm giám sát được tích hợp vào các thiết bị mạng lõi như MSC Server (xử lý cuộc gọi) và GSN (xử lý dữ liệu). Khi có yêu cầu, các điểm này sẽ thu thập hai loại thông tin chính: thông tin liên quan đến giám sát (IRI - Intercept-Related Information) và nội dung truyền thông (CC - Content of Communication). Thông tin IRI bao gồm số gọi, số bị gọi, thời gian, vị trí, trong khi CC là nội dung thực của cuộc gọi thoại hoặc dữ liệu Internet. Các thông tin này sau đó được chuyển đến các máy chủ chức năng trung gian để định dạng lại và phân phối về trung tâm giám sát. Toàn bộ quy trình này được quản lý bởi chức năng quản trị ADMF (Administration Function), đảm bảo chỉ những yêu cầu hợp pháp mới được thực thi và dữ liệu được gửi đến đúng nơi. Phương pháp này đảm bảo tính bảo mật, hiệu quả và khả năng mở rộng cho hệ thống giám sát hợp pháp.

3.1. Các thành phần chính trong kiến trúc giám sát hợp pháp

Kiến trúc giám sát hợp pháp theo chuẩn 3GPP bao gồm ba thành phần cốt lõi. ADMF (Administration Function) là cầu nối giữa cơ quan chức năng và nhà mạng, chịu trách nhiệm nhận, xác thực và quản lý các yêu cầu giám sát. Các điểm giám sát, hay IIF (Internal Interception Function), được cài đặt trên các phần tử mạng như MSC Server, MGW, và GSN. Chúng thực hiện việc lọc và trích xuất dữ liệu của đối tượng mục tiêu. Cuối cùng, các máy chủ xử lý thông tin, bao gồm IRIPS (cho IRI) và CCPS (cho CC), có nhiệm vụ chuyển đổi định dạng dữ liệu thu thập được và gửi chúng qua các giao diện chuẩn hóa (HI-2, HI-3) đến Trung tâm giám sát (MC). Sự phân chia rõ ràng này giúp hệ thống hoạt động ổn định và dễ dàng bảo trì.

3.2. Cơ chế hoạt động Từ yêu cầu đến thu thập dữ liệu

Quy trình giám sát bắt đầu khi Trung tâm giám sát (MC) gửi một yêu cầu đến ADMF. Yêu cầu này chứa các thông tin định danh đối tượng như IMSI, MSISDN hoặc IMEI. ADMF sau đó chuyển tiếp lệnh giám sát đến các điểm giám sát trên hạ tầng mạng. Khi đối tượng thực hiện một dịch vụ (ví dụ: thực hiện cuộc gọi), MSC Server sẽ phát hiện và kích hoạt quá trình thu thập. Nó sẽ gửi thông tin IRI (chi tiết cuộc gọi) đến máy chủ IRIPS. Đồng thời, luồng dữ liệu thoại (CC) sẽ được MGW sao chép và gửi đến máy chủ CCPS. Cả IRIPS và CCPS sau đó định dạng và chuyển tiếp dữ liệu về MC. Quy trình này đảm bảo thu thập đồng bộ cả thông tin siêu dữ liệu và nội dung, cung cấp một bức tranh toàn cảnh về hoạt động của đối tượng.

IV. Kỹ Thuật Thu Thập Dữ Liệu Tại Điểm Giám Sát IAP

Trái tim của hệ thống giám sát thuê bao di động 3G nằm ở Điểm truy cập giám sát (IAP - Intercept Access Provider). Đây là nơi dữ liệu của đối tượng mục tiêu được thu thập trực tiếp từ hạ tầng mạng. Có hai kỹ thuật chính để triển khai IAP: giám sát chủ động và giám sát thụ động. Mỗi kỹ thuật đều có ưu và nhược điểm riêng, việc lựa chọn phụ thuộc vào kiến trúc mạng, yêu cầu bảo mật và chi phí đầu tư. Giám sát chủ động tích hợp trực tiếp chức năng giám sát vào phần mềm của các thiết bị mạng lõi (MSC Server, GSN). Ngược lại, giám sát thụ động sử dụng các thiết bị phần cứng bên ngoài (bộ chia tín hiệu) để sao chép toàn bộ lưu lượng trên một liên kết mạng. Việc hiểu rõ bản chất của hai phương pháp này là yếu tố then chốt để xây dựng một mô hình giám sát tối ưu, vừa đảm bảo hiệu quả thu thập thông tin, vừa không gây ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của nhà cung cấp dịch vụ. Đây là nền tảng kỹ thuật quan trọng để làm chủ công nghệ giám sát hợp pháp và tùy biến theo điều kiện thực tế tại Việt Nam.

4.1. Phân tích kỹ thuật giám sát chủ động Active Monitoring

Giám sát chủ động là phương pháp mà các chức năng giám sát được tích hợp sẵn vào trong các phần tử mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Khi một yêu cầu giám sát được kích hoạt, chính thiết bị mạng (như MSC Server hay GSN) sẽ chủ động lọc, sao chép và gửi dữ liệu liên quan đến đối tượng mục tiêu tới hệ thống giám sát. Ưu điểm lớn nhất của kỹ thuật này là độ tin cậy và tính tương thích cao, do được chính nhà sản xuất thiết bị phát triển. Nó không đòi hỏi phải lắp đặt thêm phần cứng can thiệp vào mạng, giúp giảm thiểu rủi ro gây gián đoạn dịch vụ và đơn giản hóa việc triển khai. Tuy nhiên, nhược điểm là sự phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị và có thể bị giới hạn về các loại thông tin có thể thu thập.

4.2. So sánh ưu và nhược điểm của giám sát thụ động

Giám sát thụ động hoạt động bằng cách gắn các thiết bị chuyên dụng (probe hoặc bộ chia tín hiệu) vào các liên kết vật lý giữa các phần tử mạng để sao chép toàn bộ luồng dữ liệu thô. Ưu điểm của phương pháp này là tính độc lập hoàn toàn với nhà cung cấp thiết bị mạng và khả năng thu thập 100% lưu lượng, đảm bảo không bỏ sót thông tin. Nó cho phép các đơn vị giám sát chủ động lựa chọn vị trí và thông tin cần thu thập. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí triển khai cao do cần nhiều thiết bị phần cứng. Việc xử lý một lượng lớn dữ liệu thô trong thời gian thực đòi hỏi năng lực tính toán mạnh mẽ. Ngoài ra, việc can thiệp vật lý vào hạ tầng mạng đang hoạt động cũng tiềm ẩn rủi ro và phức tạp hơn.

V. Hướng Dẫn Triển Khai Mô Hình Giám Sát 3G Thực Tiễn

Từ các nghiên cứu lý thuyết và tiêu chuẩn quốc tế, việc phát triển một mô hình giám sát thuê bao di động 3G thực tiễn tại Việt Nam là hoàn toàn khả thi. Mô hình này được xây dựng dựa trên kỹ thuật giám sát chủ động tại các điểm IAP để đảm bảo an toàn và tương thích với hạ tầng nhà mạng. Hệ thống bao gồm nhiều thành phần máy chủ chuyên biệt. Máy chủ Trung tâm giám sát (MC) cung cấp giao diện cho người dùng cuối. Máy chủ quản lý các trình khách (WSS) và LI IMS Client chịu trách nhiệm quản lý kết nối và phân quyền truy cập. Modul nền WSC cung cấp nền tảng để phát triển ứng dụng giám sát linh hoạt. Về phía xử lý dữ liệu, Máy chủ truy nhập dữ liệu tệp (FAS) và Máy chủ quản lý truyền dữ liệu (STM) đóng vai trò điều phối, nén, mã hóa và lưu trữ thông tin giám sát một cách an toàn và hiệu quả trong cơ sở dữ liệu. Mô hình này không chỉ đáp ứng yêu cầu giám sát các dịch vụ IP như VoIP mà còn được thiết kế với giao diện tiếng Việt, dễ sử dụng và phù hợp với nghiệp vụ đặc thù của các đơn vị ứng dụng trong nước, thể hiện bước tiến quan trọng trong việc làm chủ công nghệ giám sát hợp pháp.

5.1. Thiết kế hệ thống Từ máy chủ MC đến modul WSC

Kiến trúc hệ thống được thiết kế theo dạng module hóa để đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Máy chủ MC là lõi của hệ thống, cung cấp giao diện web-based và application-based cho các máy trạm. Nó tương tác với Máy chủ WSS để quản lý phiên làm việc của người dùng. Modul WSC là một thành phần nền tảng, cung cấp các API để xây dựng ứng dụng máy trạm với các chức năng như thêm/xóa đối tượng, định nghĩa loại thông tin cần giám sát, và thiết lập cảnh báo. Thiết kế này cho phép tùy biến giao diện và chức năng theo yêu cầu nghiệp vụ cụ thể, đồng thời đảm bảo an toàn thông tin thông qua các giao thức bảo mật như HTTPS, SSH và SSL/VPN.

5.2. Tích hợp cơ sở dữ liệu và quản lý truyền dữ liệu STM

Dữ liệu giám sát sau khi thu thập cần được quản lý và lưu trữ một cách khoa học. Máy chủ STM đóng vai trò trung tâm trong việc quản lý luồng dữ liệu. Nó chịu trách nhiệm tạo và xóa các tệp dữ liệu (âm thanh, hình ảnh), quản lý phân quyền truy cập, và tối ưu hóa lưu trữ bằng cách chuyển dữ liệu từ tạm thời sang lâu dài. Để đảm bảo an toàn và hiệu quả truyền dẫn, STM hỗ trợ các kỹ thuật nén dữ liệu (Huffman, Run-length) và mã hóa (DES/3DES). Dữ liệu được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu quản trị tập trung, nơi tất cả thông tin liên quan đến đối tượng (định danh, vị trí, dịch vụ sử dụng) được thu thập và liên kết. Việc tích hợp chặt chẽ này giúp hệ thống truy xuất và phân tích thông tin nhanh chóng, chính xác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Tìm hiểu các kỹ thuật để giám sát hệ thống mạng thuê bao di động là một vấn đề khoa học nhằm ứng dụng trong lĩnh vực an ninh an toàn thông tin. Hiện nay, trên thế giới tại các quốc gia tiên tiến nhƣ Mỹ, Anh, Tây Âu, Nhật bản, Trung Quốc, vấn đề nghiên cứu này rất đƣợc phát triển nhƣng cũng chƣa xây dựng đƣợc các bộ tiêu chuẩn thống nhất cho mạng giám sát hợp pháp(LI) và các quy chuẩn cho các nhà mạng. Các kỹ thuật giám sát hiện nay đƣợc các hãng nhƣ Công ty Ericsson[5], Công ty Nice[6]… đƣa ra với các "giải pháp đóng", đòi hỏi phải mua các phần mềm lõi, các phần cứng nền rất khó phát triển cho các quốc gia có tiềm lực khoa học, công nghệ chƣa đủ mạnh nhƣ Việt Nam và một nƣớc đang phát triển khác. Vì vậy, việc nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ giám sát thuê bao di động của nƣớc ngoài sau đó cải tiến, phát triển các mô hình, các modul phần mềm nhằm làm chủ và ứng dụng vào các mạng thông tin di động tại nƣớc ta là một yêu cầu có tính chất tự nhiên trong nghiên cứu khoa học.

Đây chính là mục tiêu của bản luận văn với đề tài Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G do chúng tôi thực hiện. Mục tiêu đề tài: - Làm chủ về kỹ thuật và các modul phần mềm trong hệ thống giám sát hợp pháp thuê bao 3G. - Phát triển các mô hình kỹ thuật giám sát hệ thống từ một nhà cung cấp dịch vụ và có khả năng giám sát dịch vụ qua giao thức IP: thoại VoiIP. - Phát triển một số modul phần mềm trong bộ phần mềm của các hãng phần mềm trên thế giới thành giao diện tiếng Việt trực quan, dễ sử dụng và phù hợp với các mô hình nhà mạng tại Việt Nam.

- Cài đặt và tích hợp thêm phần mềm CSDL của dữ liệu thuê bao vào hệ thống 3. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu lịch sử phát triển thông tin di động tại Việt Nam. - Nghiên cứu hạ tầng và dịch vụ thông tin di đông 3G. - Nghiên cứu các tổ chức, tiêu chuẩn và mô hình giám sát hợp pháp thuê bao di động 3G trên thế giới.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ 2 - Nghiên cứu kỹ thuật giám sát hợp pháp thuê bao di động 3G tại nhà cung cấp dịch vụ đƣờng truyền- IAP của hãng trên thế giới và phát triển mô hình giám sát mạng di động 3G. Phạm vi nghiên cứu: - Khảo sát mô hình, thử nghiệm kỹ thuật giám sát dịch vụ VoiIP của thuê bao 3G. - Các modul phần mềm của các hãng và hệ quản trị cơ sở dữ liệu thông dụng nhằm phát triển và ứng dụng tại Việt Nam. Các kết quả mới của luận văn - Phát triển mô hình giám sát phù hợp với điều kiện hạ tầng mạng và công nghệ của các nhà mạng tại Việt Nam.

- Phát triển một số modul phần mềm phù hợp với yêu cầu đặc thù sử dụng của các đơn vị ứng dụng dựa trên phần mềm nền đã đƣợc thế giới chuẩn hóa. - Xây dựng và tích hợp dữ liệu thuê bao vào hệ thống phù hợp với yêu cầu sử dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VÀ HẠ TẦNG THÔNG DI ĐỘNG 3G 1. Thông tin di động toàn cầu Thông tin liên lạc luôn là nhu cầu cần thiết và đóng vai trò quan trọng trong đời sống xã hội.

Để đáp ứng nhu cầu này, khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin đã đƣa ra nhiều hình thức liên lạc ngày càng tiện nghi hơn, chất lƣợng tốt hơn. Mặc dù các hệ thống thông tin di động thử nghiệm đầu tiên đƣợc sử dụng vào những năm 1930 – 1940 [8] trong các sở cảnh sát Hoa Kỳ nhƣng các hệ thống điện thoại di động thƣơng mại thực sự chỉ ra đời vào khoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980. Các hệ thống điện thoại thế hệ đầu sử dụng công nghệ tƣơng tự và đƣợc gọi là các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất - 1G. Hệ thống thông tin di động 1G ra đời đánh dấu sự thành công trong việc giải quyết các bài toán khó khi đó liên quan đến việc kết hợp truyền dẫn thông tin giữa các vùng phủ sóng riêng lẻ( ngày nay gọi là các tế bào).

Hệ thống di động 1G sử dụng phƣơng tức đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) với dung lƣợng thấp chỉ cung cấp dịch vụ thoại đơn thuần. Thời gian này có thể kể đến các hệ thống NMT( Bắc Âu), TACS( Anh ) và AMPS( Mỹ ). Đến những năm 1980, khi số lƣợng các thuê bao trong mạng tăng lên, hệ thống trở lên quá tải, các nhà phát triển công nghệ di động nhận thấy cần phải có biện pháp nâng cao dung lƣợng truyền dẫn, cải thiện chất lƣợng các cuộc đàm thoại cũng nhƣ cung cấp thêm một số dịch vụ bổ sung cho mạng đáp ứng yêu cầu truyền số liệu tốc độ thấp. Để giải quyết vấn đề này, hệ thống thông tin di động thế hệ hai – 2G ra đời, sự dụng hoàn toàn kỹ thuật xử lý tín hiện số.

Cũng tƣơng tự thời gian trƣớc, giai đoạn này trên thế giới xuất hiện nhiều hệ thống sử dụng các công nghệ khác nhau không tƣơng thích, bao gồm: GSM (Châu Âu), D-AMPS sử dụng công nghệ đã truy nhập phân chia theo thời gian TDMA; và IS – 95 (Mỹ và Hàn Quốc) sử dụng công nghệ đã truy nhập phân chia theo mã CDMA băng hẹp. Sự phát triển công nghệ thông tin di động thế hệ thứ hai cùng các tiện ích của nó làm bùng nổ lƣợng thuê bao di động trên toàn cầu. Theo số liệu thông kê của Hiệp hội các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động toàn cầu GSA, tính đến thời điểm tháng 3/2011 trên toàn thế giới hiện có 5 tỉ thuê bao gi động 2G và con số này vẫn còn không ngừng tăng lên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ 4 Thế giới di động 2.5 G có vai trò là bƣớc đệm chuyển tiếp từ 2G lên 3G.

Bằng việc bổ sung hạ tầng phục vụ truyền dẫn dữ liệu gói và tăng dung lƣợng trên các kênh tần số vô tuyến có thể lên tới 384kbps, kếp hợp với thực hiện tối ƣu hóa cho dữ liệu gói truy nhập Internet từ các thiết bị đầu cuối. Thế hệ này có thể kể đến các công nghệ GPRS/EDGE (phát triển từ hệ thống 2G TDMA), 1XRTT (phát triển từ hệ thống 2G CMDA). Trên cùng một mạng lƣới 2G, 2.5G đã đƣa Internet vào thế giới thông tin di đông. Đây thực sự là một bƣớc tiến quan trọng mở ra kiến trúc mạng lai ghép trong hệ thống viễn thông di động.

Theo số liệu thống kê của GSA và CDG (Nhóm các nhà phát triển CDMA), tính đến hết Q4/2012, trên thế giới hiện có tổng số khoảng 1.77 tỉ thuê bao 3G, trong đó khoảng 1.14 tỉ thuê bao họ WCDMA đƣợc cung cấp dịch vụ bởi 410 nhà khai thác trên 162 nƣớc và 626 triệu thuê bao họ CDMA2000 đƣợc cung cấp dịch vụ bởi 338 nhà khai thác trên 124 nƣớc.1 Lịch sử phát triển thông tin di động Việt Nam Việt Nam là một nƣớc đi sau về thông tin di động, ngay từ thời gian đầu đã coi đây là một lĩnh vực quan trọng thúc đẩy sự phát triển của đất nƣớc. Năm 1993, công ty thông tin di động (VMS), doanh nghiệp Nhà nƣớc trực thuộc Tập đoàn Bƣu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã trở thành doanh nghiệp đầu tiên khai thác dịch vụ thông tin di động GSM 900/1800 với thƣơng hiệu MobiFone, đánh dấu cho sự khởi đầu của ngành thông tin di động Việt Nam. Đến năm 1997, công ty Dịch vụ viễn thông Vinaphone (doanh nghiệp Nhà nƣớc trực thuộc VNPT) đƣợc thành lập, là doanh nghiệp thứ hai hoạt động trong lĩnh vực này. Độc quyền cung cấp dịch vụ trong 10 năm đầu, MobiFone và Vinaphone không hề có đối thủ cạnh tranh.

Năm 2003, công ty cổ phần Dịch vụ Bƣu chính Viễn thông Sài Gòn (SPT) ra mắt mạng thông tin di động thứ 3 tại Việt Nam, đã chấm dứt hình ảnh độc quyền trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ thông tin di động tại Việt Nam mà từ lâu đã do VNPT thống trị. Không những thế, S-fone táo bạo lựa chọn sử dụng công nghệ mới CDMA cho hệ thống mạng lƣới của mình, công nghệ CDMA lần đầu tiên có mặt tại Việt Nam. Với mục đích đầy tham vọng của SPT: thay máu cho thị trƣờng thông tin di động Việt Nam cả về công nghệ lẫn dịch vụ. Tuy nhiên, thực tế đã không đƣợc nhƣ SPT mong đợi.

Năm 2004, sự xuất hiện của Viettel Mobile, đơn vị chủ quản là Công ty Viễn thông Quân đội (tiền thân của Tập đoàn Viễn thông Quân đội - Viettel) đã thực sự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.vn/ 5 mang đến một luồng gió mới cho thị trƣờng thông tin di động Việt Nam. Tuy theo bƣớc các đàn anh VNPT lựa chọn công nghệ GSM, nhƣng Viettel đã làm đƣợc cái mà SPT không làm đƣợc, chiếm lĩnh vị trí số 1 tại thị trƣờng Việt Nam. Viettel ra đời đã mang sự phổ cập của dịch vụ di động đến đông đảo các tầng lớp nhân dân trong xã hội. Sự phát triển thần tốc và các chính sách dịch vụ, giá cƣớc mới mẻ, táo bạo ngay từ khi tham gia thị trƣờng đã mang đến sự thành công không tƣởng cho Viettel.1 Thời điểm ra đời các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông 1.2 Dịch vụ di động 3G 1.1 Thoại kém hình ảnh(Video call) Video call là dịch vụ thoại có hình cho phép các thuê bao di động khi đang đàm thoại có thế thấy hình ảnh trực tiếp của nhau thông qua camera của máy điện thoại di động.2 Điện thoại internet(Mobile Internet) Mobile Internet là dịch vụ truy nhập Internet trực tiếp từ máy điện thoại di động thông qua các công nghệ truyền dữ liệu GPRS/EDGE/3G của nhà cung cấp dịch vụ.3 Điện thoại truyền hình (Mobile TV) Mobile TV là dịch vụ giúp khách hàng xem truyền hình trong nƣớc, quốc tế trực tiếp, xem các nội dung theo yêu cầu (ca nhạc chọn lọc, phim truyện đặc sắc, video clip,.) ngay trên màn hình máy điện thoại di động.

Ngoài ra còn nhiều dịch vụ khác nhƣ : Game online, Mobile Music, Mobile Clip, Mobile Email, Mobile Map… 2. Kiến trúc mạng lõi UMTS Họ công nghệ 3G/WCDMA đƣợc quản lý và tiêu chuẩn hóa bới tổ chức quốc tế 3GPP. Trong toàn bộ tài liệu này,[13] xem nhƣ họ công nghệ 3G/WCDMA bao gồm WCDMA của giai đoạn đầu và HSPA của các phiên bản về sau.