mở đầu cho mạng di động băng thông rộng với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Mạng 3G có các cải tiến so với các thế hệ trước là: - Chất lượng cuộc gọi tốt hơn. 9 - Cho phép truyền tải dữ liệu nhanh hơn. Với các chuẩn 3G như W-CDMA, CDMA2000, TD-CDMA, TD-SCDMA cung cấp tốc độ đạt từ 384 Kbps đến 2 Mbps.
- Mở ra khả năng truyền tải dữ liệu đa phương tiện trên các thiết bị di động. Người dùng có thể thực hiện cuộc gọi video, xem video trực tuyến, gửi và nhận email, truy cập vào các trang web, thậm chí chơi game trực tuyến trên điện thoại di động. - Dung lượng mạng lớn hơn, cho phép nhiều người dùng kết nối cùng một lúc mà không ảnh hưởng đến tốc độ truyền tải dữ liệu. - Hỗ trợ chuyển vùng quốc tế.
Mạng 3G còn có 2 phiên bản cải tiến trung gian trong quá trình phát triển lên 4G là: - Mạng 3.5G - HSPA (High-Speed Packet Access), nó được kết hợp từ 2 công nghệ kết nối không dây hiện đại HSPA và HSUPA, cho phép tốc độ truyền dẫn lên đến 7.75G - HSPA+ (Evolved High-Speed Packet Access), HSPA+ cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với HSPA, đạt được tốc độ tải xuống lên đến khoảng 42 Mbps và tốc độ tải lên đến khoảng 11 Mbps. Mạng 3G được phủ sóng ở Việt Nam vào năm 2009 bởi VinaPhone ở 13 tỉnh và thành phố. ❖ Mạng di động 4G Mạng di động 4G được triển khai vào những năm 2010 đem lại tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn rất nhiều so với 3G. Và đến nay nó vẫn đang vẫn rất phổ biến ở thời điểm hiện tại (thời điểm năm 2023).
Dưới đây là những ưu điểm nổi bật nhất của mạng 4G so với các thế hệ trước: - Sử dụng các công nghệ LTE (Long-Term Evolution) và WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) đem lại tốc độ lý thuyết đạt tới 1 Gbps và 100 Mbps khi di động. - Công suất và hiệu suất hoạt động của mạng di động 4G cực kỳ cao khi một trạm phát 4G có thể phục vụ cùng lúc khoảng 300 - 400 người dùng. Mạng 4G hỗ trợ các chương trình mã hóa nhanh hơn, nén được nhiều dữ liệu bit hơn so với mạng 3G. - Nhờ tốc độ truyền dữ liệu cao nên mạng 4G hỗ trợ các phần mềm chạy mượt hơn, người dùng được xem video chất lượng cao Full HD và 4K.
Việt Nam là nước triển khai mạng 4G khá chậm, đến tận năm 2017 thì chúng ta mới phủ sóng toàn quốc mạng 4G. Tuy hơi chậm một chút nhưng bù lại, tốc độ mạng ở Việt Nam rất tốt (ở mức 21.49 Mbps), đứng thứ 2 Đông Nam Á, chỉ xếp sau Singapore. ❖ Mạng di động 5G Mạng di động 5G đã được phát triển và triển khai từ năm 2019, hiện đang được thử nghiệm ở một số nơi trên thế giới và mang đến những cải tiến đáng kể so với 4G. Hiện 5G tại Việt Nam vẫn đang được các nhà mạng Viettel, VNPT, 10 Mobifone thử nghiệm tại 40 tỉnh thành.
Mạng 5G hứa hẹn rất nhiều cải tiến như tốc độ nhanh hơn, mật độ kết nối cao hơn, độ trễ thấp hơn và tiết kiệm năng lượng. Tốc độ lý thuyết của mạng 5G đạt tới 20 Gbps. Hỗ trợ mạnh mẽ cho các ứng dựng như tự động lái, thực tế ảo, truyền hình Ultra HD và Internet of Things (IoT)… Tuy nhiên hiện nay phần lớn các thiết bị di động chưa sử dụng hết băng thông của mạng 4G vì thế mạng 5G vẫn sẽ còn nhiều trì hoãn trước khi có thể triển khai trên toàn thế giới. Nhưng với các dự đoán tăng trưởng của mạng di động thì cũng không phải quá sớm khi các nước trên thế giới, các tập đoàn đa quốc gia đang chuẩn bị cho cuộc đua 6G.
❖ Mạng di động 6G Trong khi tốc độ mạng 5G đạt tới 20 Gbps, thì mạng 6G hướng tới tốc độ Tbps nhanh hơn cỡ vài trăm đến vài nghìn lần mạng 5G. Tuy nhiên, mục tiêu của mạng 6G không phải chỉ ở tốc độ, mà còn nhằm giải quyết các vấn đề còn tồn tại của mạng 5G và hướng tới giải quyết các yêu cầu của tương lai. Mục tiêu của mạng 5G là gắn kết tất cả các lĩnh vực kinh tế - xã hội, nhằm xây dựng hệ sinh thái thông tin mà trung tâm là người dùng. Nhưng do hạn chế về công nghệ, mạng 5G vẫn còn nhiều giới hạn về truyền thông như độ cao, độ sâu, độ rộng.
Mặc dù được coi là mạng của IoT, nhưng mạng 5G vẫn còn khoảng cách khá xa để đạt được tính phổ quát khắp nơi. Về không gian truyền thông, mạng 5G hạn chế truyền thông trong độ cao cỡ vài nghìn mét so với mặt đất và ở độ sâu dưới mặt đất, mặt biển. Mục tiêu của mạng 6G là giải quyết các hạn chế của mạng 5G, hướng tới khả năng kết nối không gian - khí quyển - mặt đất - dưới biển. Bốn định hướng chính về kết nối đang được nghiên cứu là: - Kết nối thông minh.
- Kết nối sâu. - Kết nối không đồng nhất. - Kết nối rộng khắp. Hiện đang có khá nhiều công nghệ tiềm năng, kể cả các công nghệ của tương lai được xem xét đưa vào mạng 6G như truyền thông không dây quang, truyền thông lượng tử, thiết bị bay không người lái, vệ tinh tầng thấp… các công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích dữ liệu lớn cũng được đưa vào hỗ trợ mạng 6G nhằm đảm bảo các mục tiêu về chất lượng mạng (QoS - Quality of Services).
Mạng 6G hứa hẹn sẽ số hóa và kết nối toàn thế giới. Tổng quan về mạng 4G 4G là thế hệ mạng tiếp theo của 3G, được IEEE đặt ra nhằm phân biệt với các chuẩn mạng trước đó (1G/2G/3G). Những tiêu chuẩn cơ bản nhất của mạng 4G được ITU-R chính thức thiết lập vào 3/2008, được gọi tên là IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced). 11 Hiện nay, 4G có 2 chuẩn mạng cho tốc độ truyền tải dữ liệu cao là: - LTE: là tiêu chuẩn cho giao tiếp không dây tốc độ cao thường được sử dụng trong các kết nối 4G.
Nó sử dụng kỹ thuật OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) và MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) để cung cấp tốc độ truyền dẫn dữ liệu cao, hiệu suất tốt và trải nghiệm người dùng cải thiện. LTE được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới và là một trong những công nghệ di động phổ biến nhất hiện nay. - WiMAX: là một tiêu chuẩn và công nghệ không dây dựa trên chuẩn IEEE 802.16 tương tự như Wifi. Tuy nhiên, điểm khác biệt là WiMAX có thể bao phủ khoảng cách rộng lớn hơn Wifi rất nhiều lần.
Nó sử dụng kỹ thuật OFDMA để cung cấp truyền dẫn dữ liệu di động và không dây với tốc độ cao. WiMAX ban đầu được xem như một đối thủ tiềm năng của LTE trong việc cung cấp dịch vụ truyền dẫn dữ liệu di động, nhưng về sau đã mất thị phần do sự phát triển mạnh mẽ của LTE. Cách thức hoạt động của 4G có thể hiểu ở cấp độ cơ bản nhất là kết nối 4G hoạt động thông qua anten truyền qua tần số vô tuyến, cho phép các thiết bị di động kết nối với mạng di động. Khả năng truyền và nhận của 4G được hỗ trợ bởi các công nghệ MIMO và OFDM.
Chúng cho phép 4G nhiều dung lượng và băng thông hơn so với 3G. OFDM cung cấp tốc độ cao hơn các công nghệ chính hỗ trợ 3G, bao gồm công nghệ TDMA và CDMA. Với MIMO, 4G giảm tắc nghẽn mạng so với 3G, vì thế có thể hỗ trợ nhiều người dùng hơn. 4G cũng là một tiêu chuẩn dựa trên all-IP cho cả truyền thoại và truyền dữ liệu, khác với 3G chỉ sử dụng IP cho dữ liệu, trong khi cho phép thoại với mạng chuyển mạch kênh.
Là một mạng toàn IP, 4G giúp các nhà cung cấp mạng di động vận hành và tối ưu hóa hiệu quả hơn so với việc quản lý các công nghệ mạng khác nhau cho thoại và dữ liệu. Ưu điểm của 4G là: - 4G cung cấp tính di động. Vì là kết nối không dây nên chúng ta có thể truy cập Internet mọi lúc, mọi nơi. - Hiện nay giá cước dịch vụ 4G đã rẻ hơn nhiều so với trước đây.
Do đó, nó cung cấp Internet tốc độ cao với chi phí thấp hơn cho các ứng dụng của cuộc sống. - Ngày nay, mọi thứ đều được lưu trữ trực tuyến và do đó, người dùng yêu cầu kết nối Internet cao để hoạt động với các dịch vụ đám mây và điều đó có thể thực hiện được với kết nối 4G. Nhược điểm của 4G là: - Nó phụ thuộc vào tín hiệu mạng, nếu tín hiệu yếu đi thì trải nghiệm các dịch vụ sẽ chậm và không ổn định. - Tiêu thụ nhiều năng lượng.3 Giao thức truyền thông MQTT MQTT (Message Queueing Telemetry Transport) là một giao thức mạng kích thước nhỏ, hoạt động theo cơ chế publish/subscribe (mô hình này đã được 12 chuẩn hóa dưới dạng tiêu chuẩn ISO (ISO/IEC 20922) để truyền thông giữa các thiết bị.
Giao thức này hoạt động trên nền tảng TCP/IP. Nó được thiết kế cho việc truyền tải dữ liệu sử dụng băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định. MQTT là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng IoT và trong các môi trường như: - Những nơi mà giá mạng viễn thông đắt đỏ hoặc băng thông thấp hay thiếu tin cậy. - Khi chạy trên thiết bị nhúng bị giới hạn về tài nguyên tốc độ và bộ nhớ.
- Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M (Machine to Machine). Lịch sử hình thành MQTT được phát minh bởi Andy Stanford - Clark (IBM) và Arlen Nipper (EUROTECH) cuối năm 1999, khi mà nhiệm vụ của họ là tạo ra một giao thức sao cho sự hao phí năng lượng và băng thông là thấp nhất để kết nối đến đường ống dẫn dầu thông qua sự kết nối của vệ tinh. Năm 2011, IBM và Eurotech đã trao lại MQTT cho một dự án của Eclipse có tên là Paho. Năm 2013 MQTT đã được đệ trình lên OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) để chuẩn hóa và trở thành 1 chuẩn giao thức trong tầng ứng dụng của bộ giao thức TCP/IP.
Hiện nay, MQTT được sử dụng khá phổ biến, đây cũng là giao thức sử dụng trong Facebook Messenger và Amazon IoT. Mô hình publish/subscribe Mô hình này có 2 thành phần: - Client: + Publisher - Nơi gửi thông điệp. + Subscriber - Nơi nhận thông điệp. - Broker - Máy chủ môi giới.