CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG 1.1 Lịch sử mạng di động Điện thoại di động xuất hiện đầu tiên ở Mỹ là hệ thống toàn thành phố sử dụng cấu trúc ô rộng 150MHz năm 1946. Hệ thống đầu tiên này bao gồm sáu kênh, chuyển mạch nhân công và có phân cách kênh 60MHz. Nó cũng là một hệ thống ấn nút. Ngay sau khi hệ thống này ra đời ở các thành phố lớn của Mỹ, nhu cầu đã sớm vượt qua dung lượng do số kênh có hạn.
Do vậy việc phân kênh đã được giảm xuống 30kHz vào năm 1955 để tăng số kênh cung cấp tới 11. Sau đó kênh thứ 12 được bổ sung ở tần số 450MHz hệ thống này đã sử dụng hết vào năm 1964 và một hệ thống mới 450MHz được bắt đầu khai thác vào năm 1969 hệ thống này gọi là IMTS (Improved Mobille Telephone Service: Dịch vụ điện thoại di động cải tiến), sử dụng những công nghệ mới nhất, bao gồm kết nối tự động quay số, hệ thống truy nhập song công và đa kênh. Tuy nhiên hệ thống này đến năm 1970 trở nên lạc hậu. Các hệ thống di động và xách tay sử dụng cấu trúc ô nhỏ ra đời để đáp ứng nhu cầu tăng rất lớn vào những năm 1980.
Việc sử dụng ô nhỏ đã được Mỹ nghiên cứu vào cuối những năm 1960, do uỷ ban thông tin liên bang Mỹ (FCC) đề nghị phát triển một hệ thống mới để đáp ứng nhu cầu và đã ấn định lại băng tần 800-900MHz, trước đây được dành cho truyền hình quảng bá, cho thông tin di động mặt đất. Sau gần 10 năm nghiên cứu, phát triển và cải tiến, hãng AT&T đã tiến hành thử nghiệm tiếp thị các dịch vụ mới này tại Chicago (1977), tiếp đó là thử nghiệm của hãng Mottorola tại vùng Washington/Baltimore (1978). Hai hãng này đã được thống nhất để cho ra đời hệ thống tiêu chuẩn được gọi là 12 AMPS (Advanced Mobile Phone Service: dịch vụ điện thoại di động tiên tiến) và được triển khai ở tất cả các thành phố của Mỹ. Ở châu Âu, các nước Thụy Điển, Phần Lan, Đan Mạch đã phát triển hệ thống 450MHz có cấu trúc ô nhỏ được gọi là NMT-450 (Nordic Mobile Telephone: điện thoại di động Bắc Âu) và khai thác thương mại vào năm 1981.
Sau đó Stockholm và các thành phố lớn ở khu vực này đã đưa ra hệ thống mới, NMT-900 sử dụng băng tần 900MHz vào tháng 10 năm 1986 để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Đến tháng 11 năm 1988 đã có trên 54 triệu thuê bao sử dụng hệ thống NMT Theo gương Bắc Âu, Anh và Đức sau đó đã đưa ra các hệ thống ô nhỏ của chính mình. Anh đã đưa ra hệ thống 900MHz trên cơ sở AMPS của Mỹ nhưng với một số thông số khai thác thay đổi, như việc phân kênh. Hệ thống này có tên gọi là TACS (Total Access Communication System: hệ thống thông tin thâm nhập kênh toàn bộ) và đã được đưa vào khai thác thương mại vào năm 1985, đến tháng 11 năm 1988 đã có hơn 40 triệu thuê bao.
Hệ thống của tây Đức là một hệ thống nguyên gốc sử dụng 450MHz và được gọi là C- 450. Hệ thống này được đưa vào khai thác ở các thành phố lớn của tây Đức từ tháng 11 năm 1985 đến tháng 11 năm 1988 đã có hơn 8 triệu thuê bao. Ở Nhật, việc nghiên cứu và phát triển hệ thống 800MHz để cung cấp nhiều dịch vụ trên toàn đất nước đã bắt đầu vào khoảng năm 1970. Các đặc tính truyền sóng được nghiên cứu, tiếp theo là kỹ thuật như truyền dẫn thoại/số liệu sử dụng điều tần tương tự băng hẹp, chuyển mạch di động cho hàng trăm kênh sử dụng các bộ tổng hợp tần số và vi xử lý, thông tin di động trên cơ sở điều khiển bằng chương trình lưu giữ và hệ thống báo hiệu số No7 kênh chung được cải tiến và hoàn thiện, sau đó đã được đưa ra phục vụ ở 23 13 vùng của Tokyo vào tháng 12 năm 1979, đến năm 1984 đã cung cấp dịch vụ trên toàn đất nước.
Thế hệ thứ 2 (2G) được phổ biến trong suốt thập niên 90. Sự phát triển công nghệ thông tin di động thế hệ thứ hai cùng các tiện ích của nó đã làm bùng nổ lượng thuê bao di động trên toàn cầu. Đây là thời kỳ chuyển đổi từ các công nghệ analog sang digital. Giai đoạn này có các hệ thống thông tin di động số như: GSM- 900MHZ (Global System for Mobile), DCS-1800MHZ (Digital Cordless System), PDC - 1900Mhz (Personal Digital Cellular), IS-54 và IS-95 (Interior Standard).
Trong đó GSM là tiền thân của hai hệ thống DCS, PDC. Các hệ thống sử dụng kỹ thuật TDMA (Time Division Multiple Access) ngoại trừ IS- 95 sử dụng kỹ thuật CDMA (Code Division Multiple Access). Thế hệ 2G có khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, các tiện ích hỗ trợ cho công nghệ thông tin, cho phép thuê bao thực hiện quá trình chuyển vùng quốc tế tạo khả năng giữ liên lạc trong một diện rộng khi họ di chuyển từ quốc gia này sang quốc gia khác. Thế hệ thứ ba (3G), từ năm 1992 Hội nghị thế giới truyền thông dành cho truyền thông một số dải tần cho hệ thống di động 3G: phổ rộng 230MHz trong dải tần 2GHz, trong đó 60MHz được dành cho liên lạc vệ tinh.
Sau đó Liên Hiệp Quốc Tế Truyền Thông (ITU) chủ trương một hệ thống di động quốc tế toàn cầu với dự án IMT-2000 sử dụng trong các dải 1885-2025MHz và 2110- 2200MHz. Thế hệ 3G gồm có các kỹ thuật : W-CDMA (Wide band CDMA) kiểu FDD và TD-CDMA (Time Division CDMA) kiểu TDD. Mục tiêu của IMT- 2000 là giúp cho các thuê bao liên lạc với nhau và sử dụng các dịch vụ đa truyền thông trên phạm vi thế giới, với lưu lượng bit đi từ 144Kbit/s trong 14 vùng rộng và lên đến 2Mbps trong vùng địa phương. Dịch vụ bắt đầu vào năm 2001- 2002.2 Mạng di động 3G 1.1 Tình hình thực tiễn mạng 3G trên thế giới và ở Việt Nam Cho đến tháng 8/2005, trên thế giới đã có 45 nước (và vùng lãnh thổ) cấp tổng cộng 151 giấy phép kinh doanh thông tin di động thế hệ thứ ba (3G); trong đó có 9 giấy phép đã bị thu hồi, một giấy phép được đem ra bán đấu giá trở lại.
Điểm qua từng vùng, thì một số nước phát triển ở Châu Âu và Nhật Bản đã cấp phép sớm, còn các nước và vùng lãnh thổ đang phát triển thì mới bắt đầu cấp phép, có nhiều nước chưa cấp giấy phép nào. Nhưng các giấy phép 3G mới dần dần chuyển dịch sang các nước và vùng lãnh thổ đang phát triển ở Châu á, Châu Phi và Châu Âu. Về thời gian, thì năm 2000-2001 là cao trào cấp giấy phép 3G (chủ yếu là ở các nước Tây Âu), còn hai ba năm gần đây, toàn thế giới chỉ cấp khoảng 10 giấy phép. Việc cấp giấy phép 3G ở các nước dần dần chuyển dịch từ phương thức phát mãi sang phương thức gọi thầu.
Việc đánh giá tổng hợp các mặt như mức độ ứng dụng, qui mô hộ dùng, độ hoàn thiện của máy đầu cuối, việc xây dựng mạng lưới và sử dụng dịch vụ v.v… đối với 3G, cho thấy dịch vụ 3G ở các vùng trên thế giới thể hiện sự phát triển theo dạng bậc thang. Dịch vụ 3G ở Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển cao nhất. Nhờ có sự thúc đẩy của chính phủ và thái độ tích cực của các nhà kinh doanh, dây chuyền công nghiệp 3G ở hai nước này bắt đầu phát triển sớm; việc kích thích thị trường thời gian đầu khá tốt, người dùng cũng tha thiết với dịch vụ mới. Sự phát triển dịch vụ 3G ở châu Mỹ (chủ yếu là nước Mỹ) tương đối chậm.
Bốn nhà khai thác dịch vụ vô tuyến chủ yếu của Mỹ gần đây mới bắt đầu cung cấp dịch vụ 3G, và mạng lưới mới phủ sóng ở các thành phố lớn. Mức độ phát triển chung thị trường thông tin di động ở các nước Tây 15 Âu rất cao, mức phổ cập dịch vụ di động lên đến khoảng 90%, nhưng các nhà khai thác truyền thống triển khai dịch vụ 3G tương đối thận trọng, do đó mà sự phát triển cũng chậm. Các nước và vùng lãnh thổ Trung – Đông Âu và Đông – Nam á hiện phần lớn cũng còn ở giai đoạn chuẩn bị cho 3G. Số hộ dùng 3G phân bố không đều.
Phân tích theo từng khu vực thì vào năm 2004, 50% số hộ dùng 3G trên toàn cầu là ở Nhật Bản và Hàn Quốc, gần 20% ở Italia, 16% ở Anh quốc. Mức độ phát triển dịch vụ 3G của Nhật Bản và Hàn Quốc, hai nước châu Á, đứng hàng đầu thế giới; nhưng dịch vụ 3G ở đa số các nước khác trong khu vực này vẫn còn trong giai đoạn chuẩn bị; biểu hiện thị trường 3G ở châu Âu nói chung là bình bình, nhưng cũng có điểm sáng, chủ yếu là ở Italia và Anh; ở châu Mỹ thì sự phát triển ở Mỹ là tương đối nổi bật; còn châu Phi được coi là trong tương lai. Phân tích về mặt kỹ thuật, thì đến tháng 8/2005, toàn thế giới có tổng cộng 211 mạng 3G kinh doanh thương mại, trong đó có 78 mạng WCDMA, 21 mạng cdma 2000 1x EV-DO và 112 mạng CDMA 1x (thực ra CDMA 1x chỉ tương đương với mạng GSM có trang bị GPRS, thuộc loại 2,5G chứ chưa phải là 3G). Cho đến nay, WCDMA là kỹ thuật phát triển nhanh nhất, sử dụng rộng rãi nhất toàn cầu.
Theo hệ thống kê của EMC và TCA, thì số hộ dùng WCDMA vào tháng 10 năm 2005 đã vượt 35 triệu, chủ yếu tập trung ở Nhật Bản, Italia, Anh. Từ rất sớm, khi mà các nhà khai thác Nhật Bản và châu Âu vừa đưa ra dịch vụ 3G, máy đầu cuối (tức máy cầm tay di động) là một vấn đề rất lớn. Hiện nay máy đầu cuối WCDMA đã có 26 nhãn hiệu, 186 loại sản phẩm; sản phẩm đầu cuối EV-DO cũng lên đến 156 loại. Máy đầu cuối không còn là nút thắt phát triển dịch vụ 3G nữa.
Tuy nhiên, điều tra của IDC năm 2004 cho biết là nhận thức của nhiều người đối với 3G vẫn còn rất thấp. Theo đó, 70% số người được điều tra không hiểu về ưu thế của 3G; ở Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha, Italia và Bỉ, có 49% người dùng không cảm thấy hứng thú đối với 3G; ở Anh dù đã 16 có đến 3 nhà khai thác cung cấp dịch vụ 3G, nhưng có đến 60% người dùng tỏ ra không hứng thú đối với 3G. Trong các loại dịch vụ của 3G, đóng góp lớn nhất vào thu nhập vẫn là dịch vụ điện thoại, chiếm hơn 90% tổng thu nhập, nhưng đóng góp vào thu nhập của các dịch vụ phi thoại đang tăng trưởng đều.