Luận Văn Thạc Sĩ Về Tính Toán Định Cỡ Mạng Thông Tin Di Động Nâng Cao

Luận văn thạc sĩ toán học nghiên cứu tính toán định cỡ mạng thông tin di động nâng cao, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Phan Hữu Trí
• Người hướng dẫn: TS. Trần Cảnh Dương
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Tính Toán Định Cỡ Mạng Thông Tin Di Động Nâng Cao
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ 2G LÊN 3G
• 1.1. Lịch sử phát triển thông tin di động
• 1.2. Phổ của IMT-2000
• 1.3. Sự phát triển của GSM
• 1.3.1. Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
• 1.3.2. Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MẠNG 3G R4
• 2.1. Cấu trúc mạng chung mạng 3G R4 của Huawei
• 2.2. Các tham số đánh giá chất lượng mạng UMTS
• 2.3. Mạng Vinaphone 3G
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
• 3.1. Các bước xác định kích cỡ mạng lưới
• 3.2. Đối tượng để đánh giá kích cỡ mạng
• 3.3. Xác định khung cho kích thước mạng
• 3.4. Tổng quan về Soft Switch
• 3.5. Các vấn đề cơ bản liên quan đến thiết kế mạng lưới
• 3.5.1. Thuê bao mạng 3G
• 3.5.2. BHCA và tính toán đương lượng BHCA
• 3.6. Tính toán một số giao diện truyền dẫn
• 3.7. Tổng quan về cách tính lưu lượng của VMSC
• 3.8. Tổng quan về cách tính lưu lượng của GMSC
• 3.9. Tính toán số lượng kết nối
• 4. CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN CỤ THỂ
• 4.1. Ví dụ: Đánh giá thiết bị MSOFT3000 VMSC
• 4.2. Vẽ biểu đồ tải của Module WCCU/WCS
• 4.3. Ước lượng số link kết nối
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính Toán Định Cỡ Mạng Thông Tin Di Động

Tính toán định cỡ mạng thông tin di động là một quá trình quan trọng nhằm đảm bảo hiệu suất và khả năng phục vụ của mạng. Việc tính toán mạng thông tin không chỉ liên quan đến việc xác định số lượng thiết bị cần thiết mà còn bao gồm việc phân tích các yếu tố như lưu lượng, chất lượng dịch vụ và khả năng mở rộng. Các công nghệ như mạng 4G 5G đã đặt ra những yêu cầu mới cho việc định cỡ mạng di động, đòi hỏi các nhà quản lý và kỹ sư phải áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

1.1. Các Nguyên Tắc Cơ Bản Trong Tính Toán Định Cỡ

Các nguyên tắc cơ bản trong tính toán định cỡ mạng bao gồm việc xác định lưu lượng dự kiến, phân tích các dịch vụ và ứng dụng mà mạng sẽ hỗ trợ. Việc sử dụng các công thức định cỡ mạng di động giúp xác định số lượng trạm phát sóng cần thiết, cũng như các thông số kỹ thuật khác như băng thông và độ trễ. Đặc biệt, việc tối ưu hóa mạng di động là rất quan trọng để đảm bảo rằng các dịch vụ như thoại và dữ liệu có thể hoạt động một cách hiệu quả. Các công nghệ mới như công nghệ thông tin di động cũng cần được xem xét trong quá trình này.

1.2. Phân Tích Lưu Lượng và Hiệu Suất Mạng

Phân tích lưu lượng là một phần không thể thiếu trong tính toán hiệu suất mạng di động. Việc hiểu rõ lưu lượng dự kiến giúp các nhà quản lý có thể điều chỉnh cấu trúc mạng cho phù hợp. Các yếu tố như số lượng người dùng, loại dịch vụ và thời gian sử dụng đều ảnh hưởng đến lưu lượng. Sử dụng các công cụ mô phỏng và phân tích giúp đánh giá được hiệu suất của mạng trong các điều kiện khác nhau. Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa cấu trúc mạng thông tin mà còn đảm bảo rằng mạng có thể mở rộng trong tương lai mà không gặp phải các vấn đề về hiệu suất.

II. Công Nghệ Mạng Di Động và Tối Ưu Hóa

Công nghệ mạng di động đã phát triển mạnh mẽ từ 2G lên 3G và hiện tại là 4G, 5G. Mỗi thế hệ công nghệ đều mang lại những cải tiến đáng kể về tốc độ và hiệu suất. Việc tối ưu hóa mạng di động không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Các công nghệ như công nghệ thông tin di động và mạng không dây đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phát triển và tối ưu hóa mạng. Các nhà khai thác cần phải liên tục cập nhật và áp dụng các công nghệ mới để duy trì tính cạnh tranh.

2.1. Thiết Kế Mạng Di Động Hiện Đại

Thiết kế mạng di động hiện đại cần phải đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ, độ tin cậy và khả năng mở rộng. Việc áp dụng các công nghệ mới như mạng 5G cho phép tăng cường khả năng phục vụ và giảm độ trễ. Các yếu tố như cấu trúc mạng và hiệu suất mạng di động cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế. Sự kết hợp giữa các công nghệ cũ và mới cũng là một yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa mạng.

2.2. Quản Lý Mạng và Tối Ưu Hóa Hiệu Suất

Quản lý mạng là một phần quan trọng trong việc duy trì hiệu suất của mạng di động. Việc sử dụng các công cụ quản lý hiện đại giúp theo dõi và phân tích hiệu suất mạng theo thời gian thực. Các giải pháp tối ưu hóa như tối ưu hóa băng thông và quản lý lưu lượng giúp cải thiện trải nghiệm người dùng. Đặc biệt, việc áp dụng các công nghệ như công nghệ thông tin di động có thể giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh xã hội phát triển nhanh chóng, nhu cầu thông tin ngày càng tăng cao, đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thông di động. Theo ước tính, lưu lượng thông tin trong mạng di động 3G tăng nhanh chóng cùng với sự gia tăng số lượng thuê bao và các dịch vụ đa phương tiện phong phú. Mạng 3G, với khả năng cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 144 kbps đến 1920 kbps, đã trở thành nền tảng quan trọng cho các dịch vụ truy cập Internet nhanh và đa phương tiện. Tuy nhiên, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành mạng, đồng thời giảm thiểu năng lượng tiêu thụ là những thách thức lớn đối với các nhà khai thác mạng.

Luận văn tập trung vào việc tính toán và định cỡ mạng thông tin di động nâng cao, đặc biệt là mạng lõi 3G, nhằm đảm bảo mạng không bị nghẽn và đáp ứng tốt các yêu cầu về chất lượng dịch vụ. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích cấu trúc mạng 3G phiên bản 4 của Huawei, đánh giá các tham số chất lượng mạng UMTS, và áp dụng các phương pháp tính toán lưu lượng, băng thông trên các giao diện truyền dẫn chính trong mạng. Mục tiêu cụ thể là đề xuất các giải pháp tính toán tối ưu kích thước mạng, từ đó hỗ trợ các nhà quản lý và kỹ sư viễn thông trong việc thiết kế và vận hành mạng 3G hiệu quả.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất mạng, giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành, đồng thời cải thiện trải nghiệm người dùng thông qua việc đảm bảo chất lượng dịch vụ. Các chỉ số đánh giá như tỷ lệ cuộc gọi thiết lập thành công (≥ 92%), tỷ lệ cuộc gọi rơi (≤ 5%), và độ khả dụng dịch vụ (≥ 99,5%) được sử dụng làm tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả mạng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết về hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G UMTS): Mô tả cấu trúc mạng gồm bốn phần chính: thiết bị người dùng (UE), mạng truy nhập vô tuyến (RAN), mạng lõi (Core Network), và mạng kết nối với các hệ thống bên ngoài. Các thành phần như Node B, RNC, MSC, SGSN, GGSN được phân tích chi tiết về chức năng và vai trò trong mạng.

• Mô hình QoS trong mạng viễn thông: Áp dụng các chỉ tiêu kỹ thuật như tỷ lệ cuộc gọi thiết lập thành công (CSSR), tỷ lệ cuộc gọi rơi (CDR), độ trễ truyền gói tin, và tỷ lệ lỗi bit để đánh giá chất lượng dịch vụ. QoS được xem xét ở cả mức người dùng và mạng, nhằm đảm bảo sự hài hòa giữa hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng.

• Mô hình tính toán lưu lượng và định cỡ mạng: Sử dụng các khái niệm Erlang, BHCA (Busy Hour Call Attempts), và các mô hình xếp hàng để ước lượng lưu lượng thoại, dữ liệu và video trong giờ cao điểm. Các phương pháp phân tích và mô phỏng được áp dụng để xác định dung lượng tối thiểu của các liên kết mạng, đảm bảo đáp ứng yêu cầu QoS.

• Mô hình chuyển mạch mềm (Softswitch): Khái niệm tách phần mềm điều khiển cuộc gọi ra khỏi phần cứng chuyển mạch truyền thống, cho phép tích hợp đa dịch vụ (thoại, dữ liệu, video) và hỗ trợ các giao thức như H.323, SIP, MGCP.

Các khái niệm chính bao gồm: QoS, Erlang, BHCA, Softswitch, giao diện Iu-CS, giao diện Mc, giao diện Nc, và các thuật ngữ chuyên ngành về mạng 3G UMTS.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn quốc tế (ITU, ETSI), báo cáo ngành viễn thông, và các số liệu thực tế từ mạng 3G của Vinaphone. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa:

• Phân tích lý thuyết: Nghiên cứu các mô hình tính toán lưu lượng, băng thông, và các tham số kỹ thuật của mạng 3G dựa trên các công thức chuẩn và mô hình xếp hàng.

• Mô phỏng và tính toán thực nghiệm: Áp dụng các bước xác định kích thước mạng, bao gồm kiểm tra dữ liệu đầu vào, lựa chọn phương pháp phân tích hoặc mô phỏng, và thực hiện các vòng lặp tối ưu hóa để đạt được QoS yêu cầu.

• Phân tích cấu trúc mạng thực tế: Đánh giá cấu trúc mạng 3G R4 của Huawei triển khai tại Vinaphone, phân tích các giao diện truyền dẫn chính (Iu-CS, Mc, Nc, Nb), và tính toán lưu lượng, băng thông dựa trên số liệu thuê bao, lưu lượng trung bình, và các tham số kỹ thuật.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm số liệu lưu lượng và thuê bao của mạng 3G Vinaphone với quy mô hàng chục nghìn thuê bao, thời gian nghiên cứu tập trung vào giờ cao điểm để phản ánh chính xác nhu cầu mạng. Phương pháp chọn mẫu dựa trên dữ liệu thực tế và các giả định hợp lý về lưu lượng và hành vi người dùng.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ năm 2009 đến 2010, phù hợp với giai đoạn triển khai và thử nghiệm mạng 3G tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định kích thước mạng tối ưu dựa trên lưu lượng và QoS: Qua quá trình tính toán, dung lượng băng thông tối thiểu trên giao diện Iu-CS được xác định là khoảng 0.253 kbps cho lưu lượng thoại và 0.169 kbps cho lưu lượng dữ liệu trên mỗi thuê bao, với tỷ lệ sử dụng giao thức đạt 72.5%. Việc tối ưu hóa dung lượng liên kết giúp giảm chi phí đầu tư mà vẫn đảm bảo QoS.

2. BHCA và Erlang là các chỉ số quan trọng trong định cỡ mạng: Ví dụ, với 400.000 thuê bao 2G, lưu lượng trung bình 0.02 Erlang, và tỷ lệ thuê bao IN 50%, tổng BHCA được tính toán khoảng 200.000 cuộc gọi trong giờ cao điểm, cho thấy mạng cần có khả năng xử lý lưu lượng lớn để tránh nghẽn.

3. Phân tích lưu lượng trên các giao diện Mc và Nc: Lưu lượng thoại và video trên giao diện Mc đạt khoảng 6.15 bps/thuê bao, trong khi trên giao diện Nc là 2.17 bps/thuê bao. Tỷ lệ cuộc gọi video chiếm 20%, ảnh hưởng đáng kể đến băng thông yêu cầu.

4. Mạng lõi 3G của Vinaphone sử dụng công nghệ chuyển mạch gói IP/MPLS: Cấu trúc mạng lưới dạng lưới với 4 node chính giúp tăng khả năng khôi phục và bảo mật thông tin, đồng thời hỗ trợ linh hoạt trong định tuyến và cấp phát địa chỉ IP.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ sự gia tăng nhanh chóng của lưu lượng dữ liệu và đa phương tiện trong mạng 3G, đòi hỏi các nhà khai thác phải tối ưu hóa kích thước mạng để vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ vừa kiểm soát chi phí. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế về QoS và lưu lượng mạng 3G.

Việc áp dụng mô hình chuyển mạch mềm (Softswitch) giúp mạng linh hoạt hơn trong việc xử lý cuộc gọi và tích hợp đa dịch vụ, đồng thời giảm thiểu chi phí phần cứng. Các biểu đồ lưu lượng trên giao diện Iu-CS, Mc, Nc có thể được trình bày dưới dạng biểu đồ cột hoặc đường để minh họa sự phân bổ lưu lượng theo loại dịch vụ và thời gian.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp một khuôn khổ tính toán và định cỡ mạng 3G thực tiễn, hỗ trợ các nhà quản lý và kỹ sư trong việc thiết kế mạng hiệu quả, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa dung lượng liên kết trên các giao diện chính (Iu-CS, Mc, Nc): Áp dụng các phương pháp tính toán lưu lượng và băng thông để xác định dung lượng tối ưu, giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành. Thời gian thực hiện trong vòng 6-12 tháng, do các đội ngũ kỹ thuật mạng đảm nhiệm.

2. Triển khai công nghệ chuyển mạch mềm (Softswitch) trong mạng lõi 3G: Giúp tăng tính linh hoạt, tích hợp đa dịch vụ và giảm chi phí phần cứng. Khuyến nghị thực hiện trong giai đoạn nâng cấp mạng tiếp theo, khoảng 12-18 tháng.

3. Áp dụng các kỹ thuật điều khiển luồng và định tuyến tối ưu: Để đảm bảo QoS cao, giảm độ trễ và tổn thất gói tin, đặc biệt với các dịch vụ thoại và video thời gian thực. Chủ thể thực hiện là các nhà cung cấp dịch vụ mạng, trong vòng 6 tháng.

4. Nâng cao công tác giám sát và phân tích lưu lượng mạng theo thời gian thực: Sử dụng các công cụ phân tích để điều chỉnh kích thước mạng phù hợp với biến động lưu lượng, đảm bảo mạng không bị nghẽn trong giờ cao điểm. Thời gian triển khai liên tục, với các báo cáo định kỳ hàng tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chiến lược viễn thông: Giúp hiểu rõ về các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước mạng 3G, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư và phát triển mạng phù hợp.

2. Kỹ sư thiết kế và vận hành mạng viễn thông: Cung cấp các phương pháp tính toán lưu lượng, băng thông và định cỡ mạng thực tiễn, hỗ trợ trong việc thiết kế và tối ưu hóa mạng 3G.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành viễn thông: Là tài liệu tham khảo học thuật về cấu trúc mạng 3G, các mô hình tính toán lưu lượng và QoS, cũng như các công nghệ chuyển mạch mềm.

4. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn mạng 3G để phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường và các nhà khai thác mạng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tính toán và định cỡ mạng 3G?
   Việc tính toán giúp xác định dung lượng mạng cần thiết để đáp ứng lưu lượng và đảm bảo chất lượng dịch vụ, tránh nghẽn mạng và tối ưu chi phí đầu tư.

2. BHCA là gì và vai trò của nó trong mạng 3G?
   BHCA (Busy Hour Call Attempts) đo số cuộc gọi trong giờ cao điểm, giúp ước lượng khả năng xử lý của mạng và định cỡ các thiết bị chuyển mạch.

3. Làm thế nào để đảm bảo QoS trong mạng 3G?
   Bằng cách áp dụng các kỹ thuật điều khiển luồng, định tuyến tối ưu, và phân loại dịch vụ để giảm độ trễ, tổn thất gói tin và duy trì tỷ lệ cuộc gọi thành công cao.

4. Softswitch có lợi ích gì trong mạng 3G?
   Softswitch tách phần mềm điều khiển cuộc gọi khỏi phần cứng, giúp mạng linh hoạt, dễ mở rộng, tích hợp đa dịch vụ và giảm chi phí vận hành.

5. Các giao diện Iu-CS, Mc, Nc có vai trò gì trong mạng 3G?
   Chúng là các giao diện truyền dẫn chính giữa các phần tử mạng lõi và truy nhập, chịu trách nhiệm truyền tải lưu lượng thoại, dữ liệu và video, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất mạng.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng được khuôn khổ tính toán và định cỡ mạng 3G dựa trên các chỉ số lưu lượng, BHCA, Erlang và QoS, phù hợp với thực tế mạng Vinaphone.
• Phân tích chi tiết các giao diện truyền dẫn chính giúp xác định dung lượng băng thông tối ưu, giảm chi phí đầu tư và vận hành.
• Áp dụng công nghệ chuyển mạch mềm và kỹ thuật điều khiển luồng nâng cao hiệu quả mạng, đảm bảo chất lượng dịch vụ đa phương tiện.
• Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, hỗ trợ các nhà quản lý và kỹ sư trong việc thiết kế và vận hành mạng 3G hiệu quả.
• Đề xuất các giải pháp triển khai trong vòng 6-18 tháng nhằm tối ưu hóa mạng và nâng cao trải nghiệm người dùng.

Các nhà khai thác mạng nên áp dụng các phương pháp tính toán và giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả mạng 3G, đồng thời chuẩn bị cho các công nghệ di động thế hệ tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tiến lên 3G sẽ khái quát quá trình phát triển của thông tin di động.  Chương 2: Tìm hiều phần cứng và cấu trúc mạng 3G phiên bản 4 của Huawei, phân tích, tìm hiểu một số thông số đánh giá chất lượng mạng 3G, phân tích cấu trúc mạng 3G của Vinaphone.  Chương 3: Xác định kích thước tối ưu cho mạng lưới, tổng quan về hệ thống chuyển mạch mềm trong 3G. Tính toán các thông số của hệ thống, các giao tiếp trong mạng 3G để đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng.

 Chương 4: Một số bài toán tính luồng và card cho mạng core 3G. Tuy nhiên trình độ bản thân và điều kiện còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn. Qua đây, Em cũng xin cảm ơn các thầy, các bạn, đặc biệt là thầy giáo TS.

Trần Cảnh Dương đã tận tình hướng dẫn và góp ý để luận văn được hoàn thành. Tác giả Phan Hữu Trí z 7 Chƣơng 1 - QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ 2G LÊN 3G Chương này sẽ khái quát quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động, quá trình phát triển từ mạng 2G lên mạng 3G.1 Giới thiệu Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G-generation) là GSM và IS-95 đã được triển khai tại nhiều nơi trên thế giới và chúng sẽ tiếp tục tồn tại trong thập kỷ tới. Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống này phải đối mặt với các hạn chế về dung lượng. Chính vì vậy sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) là một điều tất yếu.

Các hệ thống 3G hứa hẹn một dung lượng thoại lớn hơn, tốc độ kết nối di động cao hơn và sử dụng các ứng dụng đa phương tiện. Các hệ thống vô tuyến 3G cung cấp các dịch vụ với chất lượng tương đương với các hệ thống hữu tuyến và các dịch vụ truyền số liệu với tốc độ (từ 144 kbps) lên tới 1920 Kbps. Bất chấp những ưu điểm nổi trội của hệ thống 3G, cho đến nay số lượng thuê bao của các hệ thống 2G vẫn tiếp tục phát triển nhờ những cải tiến của nó vì thế, trước khi đi vào miêu tả các hệ thống 3G chúng ta hãy xem xét lịch sử phát triển của thông tin di động tế bào và hệ thống 2G, đặc biệt là các hệ thống GSM.1 Lịch sử phát triển thông tin di động. Vào cuối thế kỷ 19, các thí nghiệm của nhà khoa học người Italy, Marconi, cho thấy thông tin vô tuyến có thể thực hiện giữa các máy thu phát ở xa nhau di động.

Song phải tới những năm đầu 1980 thì mạng điện thoại di động kiểu tế bào thế hệ thứ nhất (1G) mới ra đời. Các mạng này ban đầu chỉ dành cho tín hiệu thoại, và giữa các hệ thống và các thuê bao của mạng không hề tương thích với nhau, khả năng lưu động của thiết bị thấp. Trong tình hình như vậy, người châu Âu nhận thấy cần phải có một hệ thống tế bào thế hệ thứ 2 (2G) hoàn toàn số. Năm 1982, hội nghị Bưu chính và Viễn thông châu Âu (CEPT) đã thành lập nhóm chuyên trách về thông tin di động GSM (Group Special on Mobile) có nhiệm vụ z 8 xây dựng một hệ thống thông tin di động công cộng tiêu chuẩn toàn châu Âu hoạt động trên băng tần 900 MHz.

Các khuyến nghị về GSM được thông qua vào tháng 4 năm 1988. Sau một thời gian thử nghiệm, năm 1991 mạng GSM (Global System for Mobile Communication) chính thức được đưa vào sử dụng tại châu Âu và nhiều nước trên thế giới. Song không chỉ dừng ở lại đó, người châu Âu đã có tầm nhìn lâu dài. Ngay vào năm 1988 họ đã tiến hành dự án RACE 1043 với mục đích xác định các dịch vụ và công nghệ cho hệ thống thông tin di động tân tiến thế hệ thứ 3 (3G) và sự triển khai dự tính vào năm 2000.

Hệ thống của họ sớm được biết đến với tên gọi là hệ thống thông tin di động toàn cầu UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Các hệ thống 1G, 2G, 3G sẽ hoàn toàn độc lập với nhau và việc triển khai sẽ đan xen nhau, sau đó GSM sẽ được thay thế dần bằng UMTS. Tuy nhiên sự thành công của GSM cho tới nay là cực lớn cho nên quá trình tiến hoá từ 2G lên 3G cần được cân nhắc. Mặc dù mạng xương sống của GSM và UMTS có thể xem là giống nhau, song giao diện vô tuyến lại khác nhau đáng kể.

Đã có những mong chờ, hy vọng lớn ban đầu đối với UMTS. Nó không chỉ là tế bào mà sẽ bao các loại mạng khác từ vô tuyến di động cá nhân (PMR- Private Mobile Radio), các mạng nội hạt không dây (Wireless LAN) tới các hệ thống vệ tinh di động MSSs. Các đặc điểm quan trọng là nó sẽ hoạt động toàn cầu, hỗ trợ các dịch vụ tốc độ bit cao và quan trọng nhất là định hướng dịch vụ. Trong khi châu Âu xem mạng 3G toàn cầu cho thế kỷ 21 là UMTS, hầu hết các kỹ sư của họ làm việc với UMTS hy vọng rằng họ sẽ đạt được thỏa thuận với ITU để sớm điều chỉnh UMTS và điều cơ bản là UMTS sẽ được chấp nhận là chuẩn toàn cầu.

Để giải thích việc hy vọng này, chúng ta cần chỉ ra là ITU đã tham gia trò chơi 3G từ lúc bắt đầu. Đồng thời với sự khởi đầu của RACE tại châu Âu, nhóm đặc biệt được thành lập của ITU là TG 8/1 (task group thuộc CCIR). Uỷ ban này coi hệ thống 3G của họ như là hệ thống thông tin di động mặt đất, công cộng tương lai FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Người châu Âu, tất nhiên cũng là thành viên của TG8/1 và dưới áp lực về chính trị cũng như thương mại thì FPLMTS và UMTS dường như chung mục đích và đối tượng.

Cái khác nhau cơ bản z 9 giữa TG8/1 và cái đang diễn ra tại châu Âu là người châu Âu đã sẵn sàng đưa hệ thống của họ vào thực tiễn trong khi TG8/1 vẫn chỉ là diễn đàn. Còn người Mỹ thì sao? Tại Mỹ không có các chương trình R&D (Research and Development) tầm cỡ quốc gia về hệ thống 2G hay 3G nào được tiến hành cả. Hệ thống 1G dịch vụ thoại tân tiến của họ AMPS (Advanced Mobile phone Service) được phát triển thành thế hệ 2 là IS-136 sau đó trở thành hệ thống hai mode là IS-95. Người Mỹ cũng giới thiệu hệ thống IDEN có khả năng hỗ trợ các dịch vụ tế bào và vành vô tuyến.

Nó chiếm một phổ tần rất lớn cho 3G và nó cho phép GSM vào Mỹ dưới dạng PCS1900. Việc sở hữu phổ như vậy đồng nghĩa là có các ưu điểm nổi trội khi mạng lưới 2G được phát triển thành 3G. Một yếu tố lớn không chỉ tại Mỹ mà trên cả thế giới là sự xuất hiện của IS-95, nó ra đời sau so với GSM và một vài người tranh cãi rằng nó là 2,5G. Nó đã phải tranh đấu để tồn tại bởi thiếu phổ tần và thái độ của các kỹ sư đối với phương pháp đa truy nhập.

Phổ hẹp cỡ 1,25MHz ở đầu dải AMPS là đủ cho CDMA tế bào. Những người ủng hộ CDMA đều rõ một điều là nó có hiệu quả về mặt phổ rất cao. Do đó chúng ta có thể coi IS-95 là một hệ thống 2,5G vì nó phù hợp với môi trường nhiều người dùng 3G và việc phát triển lên 3G sẽ dễ dàng. Điều này không đúng đối với các hệ thống TDMA thế hệ 2G khi chuyển sang hệ thống 3G.

Tuy nhiên chúng ta sẽ thấy trong phần sau, GSM với TDMA của nó có thể phát triển tới 3G mà không cần có thêm card CDMA. Tuy nhiên vẫn có một sự phát triển từ giai đoạn 2+ của GSM lên UMTS được đề cập ở phần1. Ủy ban TG8/1 đã từ bỏ cái tên FPLMTS khi dùng cho hệ thống 3G của nó, và thay thế bằng từ thông tin di động quốc tế năm 2000, hay đơn giản là IMT-2000 (International Mobile Telecommunication for 2000). Sau đó nó đã loại bỏ sự khó khăn mang tính chính trị về một chuẩn duy nhất bằng cách chọn một họ chuẩn.

Mỗi thành viên của họ phải đáp ứng một số chỉ tiêu tối thiểu. Có tất cả 16 đề nghị được chấp thuận, 10 chuẩn cho mạng 3G mặt đất và 6 cho hệ thống vệ tinh di động. Phần lớn các yêu cầu ủng hộ CDMA là phương pháp đa truy cập. Một dung hoà đã được đưa ra và cuối cùng ITU đã đồng ý là họ IMT-2000 sẽ bao gồm 5 công nghệ sau: z 10  IMT DS (Direct Sequence) được biết tới là UTRA FDD và W-CDMA trong đó UTRA là UMTS terrestrial Radio Access truy cập vô tuyến mặt đất cho UMTS và W trong W-CDMA là wideband.

 IMT MC (Multicarrier) hệ thống này là phiên bản của IS-95 (bây giờ được gọi là CDMA One) và cũng được biết đến với tên là Cdma2000, chúng ta sẽ sử dụng cái tên được dùng phổ biến là Cdma2000.  TC (Time Code) là UTRA TDD được đặt tên cho chế độ UTRA sử dụng song công theo thời gian.2 Phổ của IMT-2000 Hội nghị về quản lý vô tuyến của thế giới tháng 3/1992 đã chỉ định 200 MHz trong dải tần 2G cho IMT-2000 sử dụng toàn cầu. Các dải tần thực tế là 1885- 2025MHz và 2110-2200MHz. Thật không may là một vài phần của dải tần này đã được các dịch vụ khác sử dụng.1 là sơ đồ phổ của IMT-2000 và việc sử dụng tại châu Âu, Mỹ, Nhật dải phổ này.

Phổ IMT-2000 có thể chia thành 7 khoảng. Tần số các khoảng này như bảng 1.1  Khoảng 1: được dùng cho DECT tại châu Âu và cho PHS, PCS, DECT tại một số vùng trên thế giới.  Khoảng 2: tại Mỹ, Nhật dùng cho PCS, PHS  Khoảng 3 và 6 hình thành các dải ghép phân kênh theo tần số 60 MHz  Khoảng 4,7: dùng cho các dịch vụ vệ tinh di động cung cấp các dải tần 30MHz kiểu FDD.  Khoảng 4: dùng cho tuyến lên.

 Khoảng 7: dùng cho tuyến xuống. z 11  Khoảng 1,2,5: không cặp đôi phù hợp với các hoạt động ghép kênh phân chia theo thời gian.  Khoảng 5: có thể sử dụng cho các dịch vụ MSS tuyến lên tại Mỹ.1: Phổ của IMT-2000 và việc sử dụng phổ này tại châu Âu, Mỹ, và Nhật. PCS, SAT Mobile Sattelite Service, DECT- Digital Enhanced Cordless Telecommunications, PHS –Handyphone System Bảng 1.