CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lịch sử phát triển của thông tin di động Vô tuyến di động đã được sử dụng hơn 80 năm. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến hơn 50 năm trước, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở - các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng với các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi hơn và dung lượng rất thấp so với hệ thống hiện nay.
Cuối cùng các hệ thống điện thoại di động tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không thể đáp ứng được các nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của hệ thống này: (1) Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp. (2) Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi trường pha đinh đa tia. (3) Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng (4) Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở hạ tầng.
(5) Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi. (6) Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu, làm cho thuê bao không sử dụng máy di động của mình ở các nước khác. Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa thâm nhập mới. Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.MobiFone tên gọi là GSM.
Ban đầu hệ thống này được gọi là: “ Nhóm đặc trách di động” (Groupe Spescial Mobile) theo tên gọi của một nhóm được CEPT (Conference of European Postal and Telecommunication Administrations - Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và Bưu chính Châu Âu) cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được gọi là: “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (Global System for Mobile communication). GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở băng tần 900MHz. Lúc đầu vào những năm 1982-1985 người ta bàn luận về việc nên xây dựng một hệ thống tương tự hay số.
Năm 1985 hệ thống số được quyết định. Bước tiếp theo là lựa chọn băng rộng hay băng hẹp. Năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã diễn ra tại Paris, các hãng đã đua tài với giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng hẹp đã được lựa chọn.
Đồng thời 13 nước (ở Anh có 2 hãng khai thác) đã ký vào biên bản ghi nhớ (MoU) thực hiện các quy định, như vậy đã mở ra một thị trường di động số có tiềm năng lớn. Tất cả các hãng khai thác MoU hứa sẽ có một hệ thống GSM vận hành vào 1/7/1991. Một số nước đã công bố kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn ngay từ đầu, trong khi một số nước khác sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và xung quanh thủ đô. Ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993.
Ở Mỹ khi hệ thống AMPS tương tự sử dụng phương thức FDMA được triển khai vào giữa những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di động chính như : New York, Los Angeles và Chicago. Mỹ đã có chiến lược nâng cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA được TIA (Telecommunication Industry Association: Liên hiệp công nghiệp phiên bản mới: IS-136, còn gọi là AMPS số (D-AMPS). Nhưng không giống như IS-54, GSM đã đạt được thành công tại Mỹ. Có lẽ sự thành công này là ở chỗ các nhà phát triển ra hệ thống GSM đã dám thực hiện một hy sinh lớn là để tìm kiếm các thị trường Châu Âu và Châu Á họ không thực hiện tương thích giao diện vô tuyến giữa GSM và ASMP.
Nhờ vậy các hãng Ericson và 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.MobiFone Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ tầng vô tuyến số và bỏ lại sau các hãng Motorola và Lucent. Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một phương án mới cho thông tin di động số. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động mới người ta nghiên cứu công nghệ đa thâm nhập theo mã (CDMA). Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự.
Được thành lập vào năm 1985, Qualcom, sau đó được gọi là “Thông tin Qualcom” (Qualcom Communication) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè dặt do quan niệm truyền thống về vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi hỏi một kênh vô tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị tại Bắc Mỹ. Qualcom đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên gọi là IS-95A.
Các mạng CDMA thương mại đã được đưa vào khai thác tại Hàn Quốc và Hồng Kông. CDMA cũng đã được mua hoặc đưa vào thử nghiệm ở Achentina, Brasil, ChiLe, Trung Quốc, Nhật Bản. tại Việt Nam cũng đã có công ty cung cấp di động sử dụng mạng di động công nghệ CDMA. Ở Nhật Bản vào năm 1993 NTT đưa ra tiêu chuẩn thông tin di động số đầu tiên của nước này: JPD (Japanish Personal Digital Cellular System: hệ thống tổ ong số của Nhật).
Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800-900MHz vào vùng 1,8- 1,9GHz. Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai băng tần (Dual Band). Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số (Digital Cordless Phone) cũng được nghiên cứu phát triển. Hai hệ thống điển hình cho laọi thông tin này là DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications: Viễn thông không dây số tăng 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.MobiFone cường) của Châu Âu và PHS ( Persanal Handy Phone System: Hệ thống máy thoại cầm tay cá nhân) của Nhật cũng đã được đưa vào thương mại.
Ngoài các hệ thống thông tin di động mặt đất, các hệ thống thông tin di động vệ tinh: Global Star và Iridium cũng được đưa vào thương mại trong năm 1998. Như vậy, sự kết hợp giữa các hệ thống thông tin di động nói trên sẽ tạo nên một hệ thống thông tin di động cá nhân (PCS: Persanal Communication System) cho phép các cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ nơi đâu mà họ cần thông tin. Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ thứ ba (thế hệ thứ nhất: thông tin di động tương tự, thế hệ thứ hai là thông tin di động hiện tại). Ở thế thệ thông tin di động thứ ba này các hệ thống thông tin di động có xu hướng hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ cao lên đến 2 Mbit/s.
Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động hiện tại hệ thống thông tin di động thứ ba gọi là thông tin di động băng rộng. Công nghệ của tương lai – 3G Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà trước nhất là IP đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghệ viễn thông di động. Thông tin di động thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng được các yêu cầu của dịch vụ này. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với tên gọi IMT- 2000.
IMT-2000 đã mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và bao phủ một vùng rộng lớn các phương tiện thông tin. Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động 2G vào những năm 2000. Thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 sẽ được đưa vào phục vụ từ năm 2001. Các hệ thống 3G sẽ cung cấp rất nhiều dịch vụ viễn 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.MobiFone thông bao gồm : tiếng, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đa phương tiện, video cho người sử dụng làm việc cả ở các phương tiện công cộng lẫn tư nhân (vùng công sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải…).
Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 như sau: - Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau: o Đường lên: 1885-2025 MHz o Đường xuống: 2110-2200 MHz - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vô tuyến: o Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến o Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông - Sử dụng các phương tiện khai thác khác nhau: o Trong công sở o Ngoài đường o Trên xe o Vệ tinh - Có thể hỗ trợ các dịch vụ như: o Các phương tiên tại nhà ảo (VHE: Virtual Home Enviroment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu. o Đảm bảo chuyển mạng quốc tế. o Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói. - Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện o Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau: 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.MobiFone Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbps.
Vùng 2: trong nhà, ô micro, Rb ≤ 384 kbps. Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 Mbps. Vùng 4: Toàn cầu , Rb = 9,6 kbps.