Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử,các công nghệ mạng máy tính và truyền thông mà trong đó nổi bật lên chính là[.]
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lịch sử phát triển của thông tin di động
Thông tin di động là hệ thống liên lạc qua sóng điện, vừa cho phép liên lạc vừa di chuyển linh hoạt Các dịch vụ của điện thoại di động bắt đầu xuất hiện từ đầu những năm 1960, tuy nhiên, các hệ thống di động ban đầu còn khá hạn chế về tiện lợi và dung lượng so với công nghệ hiện đại ngày nay.
1.1.1 Hệ thông thông tin di động thế hệ thứ 1-1G
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại qua sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động Tuy nhiên, các hệ thống 1G gặp phải hạn chế về chất lượng cuộc gọi thấp, vùng phủ sóng hẹp và dung lượng nhỏ, dẫn đến ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng Các hệ thống này đã được phát triển rộng rãi tại Châu Âu và Bắc Mỹ nhằm đáp ứng nhu cầu liên lạc di động ngày càng tăng.
Năm 1987, Nhật Bản lần đầu tiên triển khai hệ thống điện thoại di động tổ ong tương tự của NTT, mở đầu cho sự phát triển của công nghệ di động tại đất nước Trước đó, hệ thống điện thoại di động Bắc Âu (NMT - Nordic Mobile Telephone) được khai thác từ năm 1981 và hoạt động trên cả hai băng tần 450-900 MHz, góp phần định hình nền tảng cho các hệ thống di động hiện đại sau này.
Năm 1983, Mỹ phát triển hệ thống AMPS thành hệ thống AMPS băng hẹp N-AMPS (Narrowband AMPS), giúp tăng khả năng phục vụ số lượng thuê bao mà không cần mở rộng mạng lưới cell mới nhờ những điều chỉnh về băng tần.
Mỹ cũng đã đưa vào thử nghiệm hệ thống số đầu tiên là IS-54 nhưng không thành công.
1.1.2 Hệ thống thông tin di động thứ 2-2G
Vào cuối thập niên 1980, hệ thống di động thế hệ thứ hai (2G) sử dụng công nghệ số đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) ra đời Các hệ thống này nổi bật với khả năng sử dụng hiệu quả băng tần đã cấp phát, đảm bảo chất lượng truyền dẫn ổn định và an toàn thông tin, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển mạng quốc tế.
- Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 đều sử dụng điều chế số và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:
+ Đa truy cập phân chia theo thời gian ( TDMA).
+ Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA).
1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2,5G-GPRS
Hệ thống thông tin di động đã chuyển đổi từ thế hệ 2G sang 3G qua giai đoạn trung gian 2.5G, sử dụng công nghệ TDMA để nâng cao hiệu suất mạng Công nghệ này cho phép chồng lên phổ tần của hệ 2G nếu không sử dụng tần số mới, giúp tối ưu hóa sử dụng phổ tần liên tục Các mạng di động đã ứng dụng công nghệ 2.5G này nhằm cải thiện tốc độ truyền dữ liệu và trải nghiệm người dùng Do đó, 2.5G đóng vai trò là bước đệm quan trọng trong quá trình phát triển mạng di động từ 2G sang 3G.
GPRS, EDGE và CDMA 2000-1x Điển hình của hệ thống thông tin di động 2,5G là mạng GPRS.
GPRS có thể xem là phần mở rộng của cấu trúc mạng GSM đã có sẵn, sử dụng kỹ thuật gói để truyền báo hiệu và dữ liệu một cách hiệu quả GPRS tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên vô tuyến và hạ tầng mạng, nhờ đó hệ thống vô tuyến và hệ thống con của mạng có thể hoạt động độc lập, cho phép áp dụng các công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau Nó không làm thay đổi chức năng cơ bản của GSM mà tận dụng tối đa các thiết bị hiện có, với mục tiêu chính là cung cấp dịch vụ truyền gói hiệu quả từ đầu đến cuối, giúp người dùng truy cập mạng với chi phí thấp mà không cần thiết bị phụ trợ Một điểm nhất quán của GPRS là khả năng chia sẻ băng thông giữa nhiều khách hàng qua cùng một cell, tối ưu hoá sử dụng tài nguyên vô tuyến GPRS còn hỗ trợ giao thức IP, giúp kết nối dễ dàng với nhiều hệ thống và thiết bị khác nhau, phù hợp với tiêu chuẩn internet toàn cầu Thêm vào đó, GPRS sử dụng các giao diện mở và chuẩn, cho phép người dùng tích hợp các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, nâng cao tính linh hoạt và mở rộng của hệ thống mạng.
1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3-3G
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) dựa trên tiêu chuẩn IMT-2000, tích hợp các mạng vô tuyến và hữu tuyến để cung cấp đa dạng dịch vụ viễn thông như truyền hình, dịch vụ môi trường ảo và đa phương tiện Công nghệ 3G đã nâng cao tốc độ bít truyền từ 9.5 Kbps lên đến 2 Mbps, đáp ứng nhu cầu truy cập Internet nhanh chóng của các thiết bị di động Các dịch vụ mới như hộp thư thoại thay thế bằng bưu thiếp điện tử, kết hợp hình ảnh và cuộc gọi thoại để tạo ra thoại có hình, cùng khả năng gửi nội dung video và multimedia Hệ thống 3G hướng tới trở thành tiêu chuẩn băng rộng duy nhất, hỗ trợ tốc độ bit cao và phù hợp với xu thế phát triển của các thiết bị di động kết nối internet ngày càng tăng Các hệ thống này giúp nâng cao chất lượng thoại và dữ liệu, mở rộng khả năng phục vụ các dịch vụ truyền thông hiện đại trên nền tảng không dây.
Mục đích của IMT năm 2001 là phát triển nhiều khả năng mới cho công nghệ di động, mở rộng khả năng của mạng di động thế hệ thứ 2 Đồng thời, IMT còn hướng tới đảm bảo sự phát triển liên tục và bền vững của hệ thống thông tin di động, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng Việc này giúp nâng cao chất lượng dịch vụ và mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành viễn thông trong tương lai.
1.1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ thứ ba sang thứ tư qua giai đoạn trung gian là thế hệ 3,5, còn gọi là Mạng truy cập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA, nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng Công nghệ 4G là chuẩn truyền thông không dây thứ tư với khả năng truyền dữ liệu tối đa lên tới 1 đến 1,5 Gb/s trong điều kiện lý tưởng, đảm bảo tốc độ truy cập vượt trội Theo các nghiên cứu của NTT DoCoMo, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ lên tới 100 Mb/s khi di chuyển và tới 1 Gb/s khi đứng yên, giúp người dùng tải và truyền hình ảnh động chất lượng cao một cách dễ dàng Chuẩn 4G mở ra khả năng truyền các ứng dụng truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo ra những ứng dụng mạnh mẽ cho mạng không dây nội bộ WLAN và nhiều dịch vụ khác, nâng cao trải nghiệm Internet di động và truyền dữ liệu rộng rãi.
Thế hệ thứ 4 sử dụng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDM), cho phép truyền nhiều tín hiệu cùng lúc trên các tần số khác nhau để tối ưu hóa băng thông Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập, từ vài chục đến hàng ngàn tần số, giúp nâng cao hiệu quả truyền dữ liệu Các thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software-Defined Radio), cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn thông qua đa kênh đồng thời Hệ thống chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, giúp giảm độ trễ trong quá trình truyền và nhận dữ liệu, nâng cao trải nghiệm người dùng.
Tổng kết quá trình phát triển qua các thế hệ
1.2.1 Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
Các nước Châu Âu bắt đầu nghiên cứu hệ thống W-CDMA từ các đề án CDMT (Code Division Multiple Testbed) và dự án FRAMES (Future Radio Multiple Access Scheme) từ đầu thập niên 1990, nhằm phát triển sơ đồ đa truy nhập vô tuyến tương lai Các dự án này đã tiến hành các thử nghiệm thực tế các hệ thống W-CDMA để đánh giá chất lượng đường truyền và đảm bảo hiệu suất mạng Công tác tiêu chuẩn hóa chi tiết cho hệ thống W-CDMA được thực hiện bởi tổ chức 3GPP, nhằm thống nhất và phổ biến các tiêu chuẩn công nghiệp.
- Ở Châu Âu và Châu Á, hệ thống W-CDMA được đưa ra khai thác vào đầu năm 2002.
Lịch trình nghiên cứu phát triển của CDMA 2000/3GPP2 chia thành 2 pha:
Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống.
1997: Xây dựng tiêu chuẩn,xây dựng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống và thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung.
1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương tiện thử nghiệm chung.
1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống.
Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu.
2002: Bắt đầu dịch vụ thương mại.
1.2.2 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ 2 đến CDMA 2000 thế hệ 3
Mặc dù mạng CDMA One (IS-95) không phải là mạng đầu tiên cung cấp dịch vụ dữ liệu, nhưng lại là mạng duy nhất được thiết kế chuyên biệt để truyền dữ liệu Công nghệ của CDMA One xử lý truyền dẫn dữ liệu và thoại theo cách tương tự, sử dụng khả năng truyền tốc độ thay đổi để tối ưu hóa việc phân bổ băng thông dựa trên nhu cầu Các hệ thống CDMA One sử dụng phương pháp truyền thoại đóng gói trên các tuyến đường trục (từ BTS đến MSC), giúp sẵn sàng tích hợp truyền dữ liệu gói trong thiết bị Công nghệ truyền dẫn dữ liệu của CDMA One dựa trên ngăn xếp giao thức số liệu gói tổ ong (CDPD: Cellular Digital Packet Data), phù hợp hoàn hảo với tiêu chuẩn TCP/IP.
Bổ sung truyền số liệu vào mạng CDMA 2000 giúp nhà mạng tiếp tục sử dụng các thiết bị truyền dẫn, vô tuyến, cơ sở hạ tầng và đầu cuối hiện có thông qua nâng cấp phần mềm để tích hợp chức năng mới Việc nâng cấp lên IS-95B cho phép tăng tốc kênh để đạt tốc độ dữ liệu từ 64 đến 115 kbit/s, đồng thời cải thiện quá trình chuyển giao mềm và cứng giữa các tần số Các nhà sản xuất đã công bố khả năng hỗ trợ dữ liệu gói, dữ liệu kênh và fax số trên các thiết bị CDMA One, nâng cao hiệu suất và tính năng của mạng CDMA.
ITU IMT-2000 đặt mục tiêu phát triển tiêu chuẩn quốc tế khuyến khích sử dụng cùng một băng tần trên toàn cầu, thúc đẩy thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao cấp Hệ thống này hướng tới việc sử dụng các thiết bị nhỏ gọn, đa dạng phương tiện khai thác và cấu trúc mở để dễ dàng triển khai công nghệ mới Các hệ thống 3G dự kiến mang lại dịch vụ vô tuyến có chất lượng như dịch vụ cố định, đồng thời cung cấp tốc độ và dung lượng cao cho các ứng dụng đa phương tiện và tốc độ cao Ngoài ra, các dịch vụ dựa trên định vị, đạo hàng, cảnh báo khẩn cấp và các dịch vụ tiên tiến khác sẽ được tích hợp để nâng cao trải nghiệm người dùng.
Sự phát triển của hệ thống 3G mở ra cơ hội cho mạch vòng thuê bao vô tuyến kết nối với PSTN và mạng số liệu công cộng, mang lại sự tiện lợi hơn cho các ứng dụng và tiềm năng mạng Công nghệ 3G còn đảm bảo chuyển mạng toàn cầu, dịch vụ di động, xác thực dựa trên vùng, tính cước và truy cập thư mục toàn cầu Ngoài ra, công nghệ này còn hứa hẹn khả năng kết nối liên tục với mạng vệ tinh, nâng cao khả năng liên lạc và mở rộng phạm vi dịch vụ di động toàn cầu.
Một trong những yêu cầu kỹ thuật quan trọng của tiêu chuẩn CDMA 2000 là khả năng tương thích ngược với hệ thống cũ: CDMA One Điều này bao gồm khả năng cung cấp các dịch vụ thoại, các bộ mã hóa thoại, cấu trúc báo hiệu, cũng như khả năng bảo mật, giúp đảm bảo sự liên thông và chuyển đổi dễ dàng giữa các thế hệ công nghệ.
Chuyển đổi từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 CDMA sang tiêu chuẩn IS-2000 1X của CDMA 2000 mang lại những lợi ích vượt trội cho nhà khai thác mạng di động Nhờ đó, dung lượng mạng vô tuyến được tăng gấp đôi, giúp nâng cao khả năng phục vụ khách hàng Ngoài ra, công nghệ mới còn cho phép xử lý dữ liệu gói với tốc độ lên đến 144 Kbit/s, đáp ứng tốt hơn các nhu cầu truyền dữ liệu của người dùng hiện đại.
Với sự ra đời của chuẩn CDMA 2000 giai đoạn một, dịch vụ dữ liệu sẽ được cải thiện đáng kể, mang lại trải nghiệm truyền tải thông tin hiệu quả hơn Giai đoạn 2 của CDMA 2000 sẽ phát triển với việc hình thành cấu trúc MAC (Medium Access Control - điều khiển truy cập môi trường) và định nghĩa giao thức đoạn nối vô tuyến (RLP - Radio Link Protocol) nhằm hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu gói ít nhất Các cải tiến này nhằm nâng cao khả năng truyền tải dữ liệu không dây, đáp ứng tốt hơn nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu ngày càng tăng của người dùng.
Giai đoạn 2 của CDMA 2000 sẽ mở ra nhiều khả năng mới và nâng cao chất lượng dịch vụ, bao gồm hỗ trợ tất cả các kích cỡ kênh từ 6X đến 12X, cùng cơ cấu dịch vụ thoại và mã hóa thoại trên nền IP Đây chính là bước đột phá giúp các dịch vụ đa phương tiện trở nên thực tế và mang lại cơ hội mới cho các nhà khai thác viễn thông Các dịch vụ đa phương tiện sẽ được cung cấp qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ tốc độ dữ liệu đến 2Mb/s, cùng mô hình gọi đa phương tiện tiên tiến, nâng cao trải nghiệm người dùng.
Cả CDMA 2000 giai đoạn 1 và 2 đều có khả năng hòa trộn với CDMA One để tối ưu hóa sử dụng phổ tần tùy theo nhu cầu của khách hàng Nhà khai thác có thể lựa chọn triển khai kết hợp CDMA 2000 giai đoạn 2 và CDMA One với nhiều kênh hơn cho CDMA One hoặc dành nhiều kênh hơn cho dịch vụ của CDMA One trong các thị trường khác nhau Vì CDMA 2000 giai đoạn 2 đã sẵn sàng, các nhà khai thác có nhiều lựa chọn linh hoạt trong việc tối ưu hoá sử dụng phổ tần để hỗ trợ các dịch vụ mới và nâng cao trải nghiệm khách hàng.
Tổng kết một số nét chính của các nền tảng công nghệ thông tin di động từ thế hệ 1 đến thế hệ 3
từ thế hệ 1 đến thế hệ 3
Bảng 1: Một số nét chính của các thế hệ thông tin di động từ 1G đến 3G
Thế hệ thông tin di động
Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích
Thế hệ 1 (1G) AMPS,TACS, NMT Tiếng thoại FDMA, tương tự
Thế hệ 2 (2G) GSM, IS-136, IS-95 Chủ yếu cho dịch vụ tiếng, bản tin ngắn
CDMA, số, băng hẹp (8-13Kbps)
Dịch vụ tiếng có đưa thêm các dịch vụ gói
TDMA, CDMA, sử dụng chồng lên phổ tần của thế hệ 2 nếu không sử dụng phổ tần mới, tăng cường truyền số liệu cho thế hệ thứ 2
Các dịch vụ tiếng và số liệu gói dc thiết kế để truyền tiếng và số liệu đa phương tiện, là nền tảng của thế hệ thứ 3
CDMA kết hợp với TDMA, băng rộng sử dụng chồng lần lên hệ thống thứ 2 hiện có nếu không sử dụng phổ tần mới
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3-3G
Mở đầu
Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu đã thúc đẩy nhu cầu nâng cấp công nghệ viễn thông di động để đáp ứng các yêu cầu mới của IP Trong đó, công nghệ thông tin di động thế hệ 2 (2G) dù sử dụng công nghệ số, nhưng với hệ thống băng hẹp và cơ chế chuyển mạch kênh, không thể đáp ứng các dịch vụ dữ liệu hiện đại Thế hệ thông tin di động thứ 3 (3G) là bước tiến lớn nhất, mở ra khả năng cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ cao và đa dạng hơn Điểm nổi bật của thế hệ 1 (1G) là các thiết bị analog chỉ truyền thoại, trong khi đó, thế hệ 2 (2G) kết hợp truyền thoại và dữ liệu giới hạn dựa trên công nghệ số, tạo nền tảng cho sự phát triển của các dịch vụ di động hiện đại.
Trong bối cảnh phát triển công nghệ di động, ITU đã đề xuất tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) với tên gọi IMT-2000 IMT-2000 đã mở rộng khả năng cung cấp dịch vụ di động, cho phép sử dụng đa dạng phương tiện truyền thông nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng Mục đích của IMT-2000 là nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng tốc độ truyền dữ liệu và mở rộng khả năng kết nối cho các thiết bị di động.
Năm 2000 mở ra nhiều khả năng mới cho công nghệ thông tin di động, đồng thời đảm bảo sự phát triển bền vững của hệ thống mạng di động thế hệ thứ hai (2G) Đây là giai đoạn quan trọng đánh dấu bước tiến vượt bậc trong ngành viễn thông, mang lại những cải tiến vượt trội về tốc độ và chất lượng dịch vụ Sự phát triển liên tục của công nghệ 2G trong những năm này góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng và mở rộng khả năng ứng dụng của điện thoại di động trên toàn thế giới.
Thế hệ thông tin di động 3G mang lại dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, cho phép người dùng thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu như email, tin nhắn văn bản, cũng như tải xuống âm thanh và hình ảnh với băng tần cao Các ứng dụng phổ biến của 3G bao gồm hội nghị video di động, chụp và gửi ảnh kỹ thuật số qua điện thoại máy ảnh, gửi và nhận email kèm tệp đính kèm dung lượng lớn, tải các tệp tin video và MP3, thay thế modem để kết nối máy tính xách tay hoặc PDA, cùng với dịch vụ nhắn tin văn bản chất lượng cao.
Xu thế chung của công nghệ di động là phải đáp ứng ngày càng tốt hơn các nhu cầu về chất lượng, dung lượng, tính tiện lợi, giá cả và đa dạng dịch vụ của người dùng Sau một thời gian hoạt động, các công nghệ thế hệ 2G đã bộc lộ những điểm yếu không thể đáp ứng các yêu cầu này, buộc phải chuyển sang công nghệ thế hệ 3G Các nhà khai thác dịch vụ di động cũng vậy, họ luôn có lộ trình phát triển các công nghệ tiếp theo chứ không dừng lại ở công nghệ hiện tại.
Trong quá trình phát triển công nghệ không dây thế hệ tiếp theo (3G), hai tiêu chuẩn chính được ITU-T công nhận là CDMA 2000 và W-CDMA Cả hai hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, giúp thúc đẩy tiêu chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3.
+ WCDMA là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2-2G, sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS-36.
+ CDMA 2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2-2G sử dụng công nghệ CDMA: IS-95.
Thế nào là công nghệ 3G
3G technology, also known as the third generation of mobile telecommunications, is often confused with UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Many people mistakenly believe these terms are interchangeable, but they refer to related yet distinct concepts in mobile communication Understanding the difference between 3G and UMTS is essential for grasping the evolution of wireless technology.
Thế hệ thông tin di động thứ 3 – 3G giúp người dùng truyền both dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại như tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh và hình ảnh một cách dễ dàng và nhanh chóng.
3G cung cấp cả hai hệ thống chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh, yêu cầu một mạng truy cập Radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G Công nghệ 3G giúp truyền và nhận dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và di động với các tốc độ khác nhau Nhờ đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ đa phương tiện như nghe nhạc chất lượng cao, xem phim, truyền hình số, dịch vụ định vị toàn cầu (GPRS), email, streaming, trò chơi đỉnh cao và các dịch vụ trực tuyến khác.
Để hiểu rõ hơn về thế hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G), chúng ta cần xem xét sự phát triển của các hệ thống điện thoại di động qua các giai đoạn Mặc dù các hệ thống thử nghiệm đầu tiên đã xuất hiện từ những năm 1930-1940 trong các sở cảnh sát Hoa Kỳ, thì điện thoại di động thương mại chỉ bắt đầu phổ biến từ cuối thập niên 1970 đến đầu thập niên 1980 Các hệ thống điện thoại thế hệ đầu tiên, sử dụng công nghệ tương tự, được gọi là hệ thống 1G.
Khi số lượng thuê bao trong mạng tăng lên, cần thực hiện các biện pháp nâng cao dung lượng mạng và chất lượng cuộc gọi để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao Việc cung cấp thêm dịch vụ bổ sung cho mạng di động cũng trở nên cấp thiết Để giải quyết vấn đề này, người ta đã ứng dụng công nghệ số hóa hệ thống điện thoại di động, dẫn đến sự ra đời của hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ 2 (2G), cải thiện rõ rệt khả năng phủ sóng và dịch vụ cho người dùng.
Vào năm 1982, tại EU, CEPT-Conference Europeene de Postes Telecommunications đã thành lập nhóm nghiên cứu đặc biệt GSM-Group Special Mobile nhằm xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho mạng điện thoại di động hoạt động ở tần số 900 MHz, và cuối cùng thống nhất sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA) Đến năm 1988, dự thảo bản đầu tiên của GSM đã hoàn chỉnh, và hệ thống GSM đầu tiên bắt đầu triển khai vào khoảng năm 1991, nhanh chóng phát triển với mặt tại 140 quốc gia, gần 1 tỷ thuê bao, trở thành Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu (GSM) Trong cùng thời gian, các hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai dựa trên tiêu chuẩn của Hiệp hội Viễn thông Mỹ IS-136 thay thế hệ thứ nhất AMPS, và sự ra đời của công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access-IS 95) đã đẩy mạnh sự phát triển của dịch vụ di động số.
Mỹ cung cấp dịch vụ Mode song song, cho phép thuê bao có thể truy cập vào cả hai mạng IS-136 và IS-95.
Hiểu rõ tầm quan trọng của các hệ thống thông tin di động là điều cần thiết Ở châu Âu, ngay khi quá trình tiêu chuẩn hóa GSM chưa hoàn tất, dự án nghiên cứu RACE 1043 đã được triển khai nhằm xác định các dịch vụ và công nghệ cho hệ thống di động thế hệ thứ 3 (3G) vào năm 2000, gọi là UMTS Mục tiêu của dự án là phát triển hệ thống UMTS dựa trên nền tảng hệ thống GSM hiện tại và tích hợp nhiều mạng khác như PMR, MSS, WLAN thành một mạng thống nhất Hệ thống này hướng tới việc cung cấp các dịch vụ số liệu tốc độ cao và trở thành mạng hướng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu kết nối đa dạng của người dùng trong tương lai.
The International Telecommunication Union (ITU) has established a study group, TG8/1, to explore third-generation (3G) mobile information systems Originally named FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System), the system was later renamed IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the Year 2000) UMTS developers aim for ITU to accept their system proposal as the basis for IMT-2000, but this has been challenging, as there are 16 competing proposals for IMT-2000, including 10 terrestrial and 6 satellite systems.
Dịch vụ gọi điện thoại video trên mạng 3G được xem là ứng dụng cốt lõi có tác động lớn Giá tần số cho công nghệ 3G tại nhiều quốc gia rất cao, do các cuộc bán đấu giá tần số mang lại nguồn doanh thu hàng tỷ Euro cho chính phủ Chi phí bản quyền tần số phải được trang trải trong nhiều năm trước khi mạng 3G bắt đầu đem lại lợi nhuận, do đó yêu cầu đầu tư lớn để xây dựng hệ thống mạng 3G Nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đối mặt với khó khăn tài chính, dẫn đến sự chậm trễ trong việc triển khai mạng 3G tại nhiều quốc gia, trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi ưu tiên phát triển hạ tầng IT và bỏ qua yêu cầu về bản quyền tần số.
Nhật Bản là quốc gia đầu tiên đưa công nghệ 3G vào khai thác thương mại rộng rãi Năm 2005, khoảng 40% thuê bao di động tại Nhật đã sử dụng mạng 3G, và mạng 2G đang dần bị loại bỏ khỏi thị trường Dự kiến, vào năm 2006, quá trình chuyển đổi từ mạng 2G sang 3G tại Nhật Bản sẽ hoàn tất, đồng thời sự phát triển của công nghệ 3,5G với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 3 Mbit/s đang được triển khai nhằm nâng cao trải nghiệm người dùng.
- Sự thành công của 3G tại Nhật Bản chỉ ra rằng điện thoại video không phải là
Trong các dịch vụ của mạng 3G, ứng dụng hủy diệt chỉ chiếm một phần nhỏ, trong khi việc tải về tệp âm nhạc vẫn là hoạt động được người dùng quan tâm nhiều nhất Thực tế sử dụng điện thoại video thời gian thực vốn không phổ biến bằng các dịch vụ tải xuống âm nhạc, phản ánh sở thích tiêu dùng của người dùng di động hiện nay.
- Công nghệ mạng 3G cho phép truy cập Internet dễ dàng, truyền video.
- Nó được thiết kế để cung cấp băng tần cao hơn, hỗ trợ cho cả hai dịch vụ thoại và dữ liệu multimedia như audio và video.
IMT-2000 Các tiêu chí chung để xây dựng
- IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng và các ứng dụng trên một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động.
- Sử dụng dải tần quy định Quốc tế 2 GHz như sau:
IMT-2000 cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn với tốc độ tối thiểu 2 Mbps dành cho người dùng văn phòng hoặc đi bộ, và lên đến 348 Kbps khi di chuyển trên xe, trong khi hệ thống viễn thông 2G chỉ có tốc độ từ 9,6 Kbps đến 28,8 Kbps.
- Nó là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình vô tuyến:
+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động, thoại, dữ liệu, Internet đến các dịch vụ đa phương tiện.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ:
+ Các phương tiện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di dộng cá nhân và chuyển mạng toàn cầu.
Chuyển mạng quốc tế đảm bảo người dùng có thể di chuyển đến bất kỳ quốc gia nào mà vẫn giữ được số điện thoại duy nhất của mình Việc này giúp khách hàng tiết kiệm thời gian và công sức, không cần thay đổi số liên lạc khi đi du lịch hoặc sinh sống nước ngoài Chuyển mạng quốc tế mang lại sự tiện lợi, linh hoạt cho người dùng trong mọi hoàn cảnh Ngoài ra, dịch vụ này còn giúp duy trì liên lạc dễ dàng, đảm bảo kết nối liên tục kể cả khi bạn di chuyển qua các quốc gia khác nhau.
+ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
- Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit R như sau:
+ Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb < 2 Mbit/s.
+ Vùng 2: Thành phố, ô macro, Rb < 384 kbit/s.
+ Vùng 3: Ngoại ô, ô macro, Rb < 144 Kbit/s.
+ Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 9,5 Kbit/s.
Đặc điểm chính của IMT-2000
Trong ngành công nghiệp điện thoại di động, số lượng lớn các vụ sát nhập và hợp nhất cùng khả năng mở rộng dịch vụ ra thị trường quốc tế khiến nhà khai thác không muốn phải hỗ trợ nhiều giao diện và công nghệ khác nhau, điều này có thể gây cản trở sự phát triển của 3G toàn cầu IMT-2000 ra đời để giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp hệ thống linh hoạt cao, hỗ trợ đa dạng dịch vụ và ứng dụng cao cấp Công nghệ này hợp nhất năm kỹ thuật bao gồm IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMT-SC và IMT-FT, dựa trên ba công nghệ truy cập khác nhau là FDMA, TDMA và CDMA, giúp thúc đẩy dịch vụ gia tăng toàn cầu và phát triển ứng dụng dựa trên tiêu chuẩn chung.
- Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết định gia tăng số lượng người dùng và các nhà khai thác.
Các dịch vụ trên IMT-2000 được thiết kế có khả năng tương thích cao với các hệ thống hiện có, đảm bảo quá trình chuyển đổi diễn ra thuận lợi Ví dụ, mạng 2G chuẩn GSM vẫn sẽ tiếp tục hoạt động trong một thời gian dài, yêu cầu IMT-2000 phải đảm bảo khả năng liên thông hiệu quả và liền mạch trong suốt quá trình chuyển đổi Điều này giúp duy trì dịch vụ liên tục và tối ưu hóa trải nghiệm người dùng trong quá trình nâng cấp hệ thống.
Chiến lược của IMT-2000 tập trung vào khả năng mở rộng dễ dàng để mở rộng số lượng người dùng, vùng phủ sóng và dịch vụ mới, đồng thời giảm thiểu khoản đầu tư ban đầu Điều này giúp hệ thống thích nghi linh hoạt với sự phát triển của thị trường và công nghệ mới, đảm bảo tối ưu hóa chi phí và hiệu quả hoạt động Việc này đảm bảo IMT-2000 có khả năng cạnh tranh và mở rộng quy mô nhanh chóng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng.
Bảng 2: Phân loại các dịch vụ của IMT-2000
Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết
Dịch vụ di động Di động đầu cuối/cá nhân/dịch vụ Dịch vụ thông tin định vị Theo dõi di động thông minh
Dịch vụ âm thanh Dịch vụ âm thanh chất lượng cao(16-64
Kbit/s) Dịch vụ âm thanh AM (32-64 Kbit/s) Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 Kbit/s)
Dịch vụ số liệu Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144
Kbit/s) Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144-2 Mbit/s)
Dịch vụ số liệu tốc độ cao(> 2 Mbit/s). Dịch vụ đa phương tiện Dịch vụ video (384 Kbit/s)
Dịch vụ hình chuyển động (384 Kbit/s-2 Mbit/s)
Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (> 2 Mbit/s)
Dịch vụ Internet đơn giản Dịch vụ truy nhập Web (384 kBit/s-2
Dịch vụ Internet thời gian thực
Dịch vụ Internet (384 Kbit/s02 Mbit/s)
Dịch vụ Internet đa phương tiện
Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (> 2 Mbit/s)
Các tiêu chuẩn công nghệ của 3G
Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2-2G gồm GSM, IS-136, IS-95, CDMA và PDC đã được các cơ quan tiêu chuẩn hóa xem xét để đề xuất các giải pháp tương thích trong quá trình phát triển hệ thống thế hệ thứ ba Khuyến nghị ITU-R M.1457 đã đặt ra 6 tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy cập vô tuyến của thành phần mặt đất của các hệ thống IMT-2000, mạng 3G của ITU.
+ IMT-2000 CDMA Direct Spread (trải phổ trực tiếp), thường được biết dưới tênWCDMA.
+ IMT-2000 CDMA Multi-Carrier (nhiều sóng mang), đây là phiên bản 3G của hệ thống IS-95 (hiện nay gọi là CDMA One).
+ IMT-2000 TDMA Single-Carrier (một sóng mang), các hệ thống thuộc nhóm này được phát triển từ các hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+ (được gọi là EDGE).
+ IMT-2000 FDMA/TDMA (thời gian tần số), đây là hệ thống các thiết bị kéo dài thuê bao số ở Châu Âu.
+ IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (thường được biết dưới tên WiMAX di động).
Các tiêu chuẩn công nghệ trong lĩnh vực điện tử và viễn thông đều được các công ty lớn và quốc gia có nền công nghiệp phát triển ủng hộ và thúc đẩy Những tiêu chuẩn này đang cạnh tranh gay gắt nhằm chiếm lĩnh thị trường truyền thông di động toàn cầu Trong số đó, chỉ có ba công nghệ nổi bật và đã thành công phát triển rộng rãi là WCDMA, CDMA 2000 1x EV-DO và WiMAX di động, trở thành các tiêu chuẩn hàng đầu trong ngành.
Công nghệ IMT-2000 CDMA Direct Spread, còn được biết đến với tên gọi thương mại WCDMA, đã được tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP và là nền tảng cho các hệ thống di động 3G Hiện nay, công nghệ WCDMA gồm hai hệ thống chính là FOMA, do NTT DoCoMo triển khai tại Nhật Bản, và UMTS, ban đầu phát triển tại châu Âu rồi mở rộng ra toàn cầu UMTS là sự nâng cấp của công nghệ GSM (GSM, GPRS, EDGE), và là công nghệ 3G duy nhất được các quốc gia châu Âu công nhận để triển khai mạng 3G Trong thị trường thông tin di động, GSM và UMTS chiếm thị phần lớn nhất, với tỷ lệ lên tới 85,4% theo báo cáo của GSA tháng 8 năm 2007.
Công nghệ WCDMA có một số đặc điểm chủ yếu như mỗi kênh vô tuyến với độ rộng 5 MHz, tương thích ngược với GSM, và chip rate đạt 3,84 Mbps Nó hỗ trợ hoạt động không đồng bộ giữa các cell, truyền nhận đa mã và điều chỉnh công suất dựa trên tỉ số tín hiệu/tạp âm để tối ưu hiệu quả mạng Công nghệ này còn có thể áp dụng kỹ thuật anten thông minh nhằm tăng dung lượng mạng và vùng phủ sóng, đặc biệt từ phiên bản HSPA trở lên (Release 8 trở lên) Ngoài ra, WCDMA hỗ trợ nhiều kiểu chuyển giao giữa các cell như soft-handoff, softer-handoff và hard-handoff, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ và ổn định kết nối.
UMTS technology initially offers a downlink speed of 0.384 Mbps for full mobility With the upgraded HSPA Release 6, users can achieve significantly higher data rates, with downlink speeds reaching up to 14 Mbps and uplink speeds of 1.4 Mbps.
UMTS hoàn toàn tương thích ngược với GSM, giúp thiết bị hỗ trợ cả hai chế độ để sử dụng dễ dàng trên các mạng hiện có Các điện thoại UMTS thường tự động chuyển đổi sang mạng GSM khi ra khỏi vùng phủ sóng của mạng UMTS, đảm bảo liên tục kết nối cuộc gọi Nhờ tính năng chuyển giao tự động này, người dùng không cần lo lắng về mất kết nối khi di chuyển qua các vùng có sóng GSM hoặc UMTS.
Trong băng tần 1900-2200 MHz, WCDMA là công nghệ duy nhất đã có sẵn thiết bị do nhiều nhà cung cấp sản xuất, có thể cung cấp ngay khi có đơn hàng Với quy mô thị trường lớn và đã trưởng thành, WCDMA cũng là công nghệ có chi phí đầu tư thấp nhất, mang lại hiệu quả cao nhất.
UMTS có một số nhược điểm chính, trong đó chuyển giao cuộc gọi chỉ khả thi theo chiều từ UMTS sang GSM và chưa thể thực hiện ngược lại Bên cạnh đó, tần số cao hơn mạng GSM 900 dẫn đến mật độ trạm BTS dày đặc hơn, làm tăng thời gian xây dựng mạng và chi phí vận hành Để cung cấp dịch vụ Video-on-demand, các trạm gốc cần đặt cách nhau khoảng 1-1,5 km, phù hợp với khu vực đô thị nhưng không khả thi về kinh tế ở các vùng nông thôn.
IMT-2000 CDMA Multi-Carrier, còn được biết đến với tên gọi IMT0MC hoặc CDMA 2000, là công nghệ phát triển từ nền tảng 3G dựa trên công nghệ CDMA One (IS-95) do 3GPP2 phát triển Đây là công nghệ di động cạnh tranh trực tiếp với WCDMA, góp phần mở rộng khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao cho các mạng di động thế hệ mới.
CDMA 2000 là công nghệ mạng di động gồm các phiên bản như CDMA 2000-1x (hoặc 1xRTT), CDMA 2000-3x, CDMA 2000 EV-DO và CDMA 2000 EV-DV, nhằm cung cấp tốc độ truyền dữ liệu linh hoạt và hiệu quả Công nghệ này sử dụng các cặp sóng mang có độ rộng kênh 1,25 MHz, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dữ liệu và cải thiện chất lượng cuộc gọi Phiên bản đầu tiên của CDMA 2000 là 1x (hay IS-2000), với khả năng truyền dữ liệu nhanh hơn so với các công nghệ trước đó, góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng trong mạng di động.
Một cặp kênh vô tuyến 1,25 MHz được sử dụng để truyền tải lên đến 128 kênh lưu lượng, đảm bảo tốc độ downlink đạt 144 Kb/s Mặc dù công nghệ CDMA 2000 1x chính thức được công nhận là mạng 3G, nhiều người vẫn xem đây là biểu tượng của công nghệ mạng 2,5G.
CDMA 2000 và CDMA 2000 EV-DV đều sử dụng 3 kênh 1,25 MHz để tăng tốc độ truyền dữ liệu CDMA 2000 EV-DV cung cấp tốc độ xuống lên đến 3,1 Mbps cho downlink và 1,8 Mbps cho uplink, mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với phiên bản trước Tuy nhiên, cả hai phiên bản này đều không còn được tiếp tục nghiên cứu và phát triển để thương mại hóa, do các nhà khai thác mạng CDMA 2000 lớn nhất như Sprint Nextel và Verizon Wireless đã lựa chọn và tập trung phát triển phiên bản EV-DO, góp phần vào xu hướng phát triển công nghệ mạng không dây 3G tiên tiến.
CDMA 2000 EV-DO đã trải qua nhiều phiên bản cải tiến gồm REV.0, REV.A, REV.B, và REV.C, với tiêu chuẩn ban đầu (REV.0) đạt tốc độ downlink tối đa 2,4 Mbps và uplink là 153 Kbps Phiên bản REV.A nâng cao tốc độ xuống tới 3,1 Mbps cho downlink và 1,8 Mbps cho uplink, trong khi REV.B hỗ trợ tốc độ uplink cực cao lên đến 14,7 Mbps nhờ sử dụng 3 kênh sóng mang Các modem từ REV.A trở lên của CDMA 2000 đều dùng chipset Qualcomm, có khả năng xử lý đồng thời cuộc gọi thoại qua chuyển mạch kênh và truy cập dữ liệu qua chuyển mạch gói, nâng cao hiệu suất và trải nghiệm người dùng.
Các nhà khai thác mạng như KTF và SK Telecom tại Hàn Quốc đã chính thức dừng đầu tư vào mạng CDMA 2000, bắt đầu chuyển khách hàng sang công nghệ HSPA để nâng cao trải nghiệm mạng di động Tại Australia, Telstra cũng đã xác nhận sẽ ngưng hoạt động mạng EV-DO và chuyển dần khách hàng sang mạng HSPA để tối ưu hóa hệ thống mạng Đồng thời, các nhà sản xuất thiết bị di động ngày càng ít quan tâm đến công nghệ CDMA 2000, cho thấy xu hướng chuyển dịch sang các công nghệ mạng mới như HSPA ngày càng rõ nét.
Nokia đã tuyên bố rút khỏi việc nghiên cứu phát triển CDMA và chỉ tiếp tục kinh doanh các sản phẩm CDMA ở một số thị trường trọng điểm.
Họ công nghệ CDMA TDD bao gồm TD-CDMA và TD-SCDMA, trong đó công nghệ TD-SCDMA do chính phủ Trung Quốc chỉ đạo và nghiên cứu bởi Học viện Công nghệ viễn thông Trung Quốc cùng công ty Datang, nhằm mục tiêu độc lập khỏi công nghệ phương Tây Mục tiêu của TD-SCDMA là tránh khoản phí bản quyền lớn cho các sáng chế của các công ty Âu-Mỹ và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử viễn thông Trung Quốc Hiện tại, công nghệ TD-SCDMA vẫn đang trong quá trình nghiên cứu phát triển và chưa có quốc gia nào ngoài Trung Quốc dự định triển khai.
Các loại thiết bị đầu cuối cho 3G
+ Truyền dẫn số liệu bằng modam tiếng cho các tốc độ: 1.2 Kbit/s, 2.4 Kbit/s, 4.8 Kbit/s, 9.6 Kbit/s, 19.2 Kbit/s, 28.8 Kbit/s.
+ Truyền dẫn số liệu số chuyển mạch theo mạch cho các tốc độ: 64 Kbit/s, 128 Kbit/s, đầu cuối video thấp hơn 2 Mbit/s.
- Ảnh tĩnh (đầu cuối cho PSTN).
- Hình ảnh di động: Được phân loại theo các cấp bậc chất lượng (32/64/128 Kbit/s).
- Thoại có hình chất lượng cao với tốc độ không thấp hơn 128 Kbit/s.
- Thiết bị đầu cuối giống máy thu hình
+ Đầu cuối kết hợp máy thu hình và máy vi tính.
+ Máy thu hình cầm tay có khả năng thu được MPEG.
- Thiết bị đầu cuối số liệu gói
+ PC có cửa thông minh cho phép: Điện thoại có hình, văn bản, hình ảnh, truy nhập cơ sở dữ liệu, video.
+ Đầu cuối PDA: PDA tốc độ thấp, cao hoặc trung bình, kết hợp với sách điện tử bỏ túi.
+ Máy nhắn tin hai chiều.
+ Sách điện tử bỏ túi có khả năng thông tin.
- Phân bổ tần số của IMT-2000 cho Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc và Mỹ được cho như sau:
Châu Âu sử dụng hệ thống mạng thế hệ hai DCS (Digital Cellular System) với băng tần 1710-1755 MHz cho đường lên và 1805-1850 MHz cho đường xuống, phù hợp với công nghệ GSM Ngoài ra, hầu hết các nước Châu Á đều nghiên cứu và áp dụng băng tần IMT-2000 2x60 MHz (1920-1980 MHz và 2110-2170 MHz), có thể sử dụng cho công nghệ W-CDMA FDD, góp phần nâng cao khả năng truyền dữ liệu di động.
Trong khu vực Châu Âu, băng tần sử dụng cho hệ thống TDD đã có những thay đổi nhất định, với các băng tần được cấp phép có thể là 24 MHz trong khoảng 1900-1920 MHz và 2020-2025 MHz Ngoài ra, các ứng dụng TDD không yêu cầu xin phép (SPA: Shelf Provide Application) có thể hoạt động trong dải tần từ 2010-2020 MHz Hệ thống FDD sử dụng các băng tần riêng biệt cho đường lên và đường xuống, phân cách bởi khoảng cách song công, trong khi hệ thống TDD sử dụng cùng lúc một tần số cho cả đường lên và đường xuống, giúp tối ưu hoá hiệu suất truyền tải dữ liệu.
Nhật Bản sử dụng hệ thống thế hệ hai là PDC, trong khi Hàn Quốc áp dụng hệ thống IS-95 cho cả dịch vụ di động tổ ong và PCS Hàn Quốc đã định rõ phân bổ phổ tần cho hệ thống PCS khác biệt so với Mỹ, cho phép quốc gia này khai thác toàn bộ phổ tần của tiêu chuẩn IMT-2000 Trong khi đó, Nhật Bản đã sử dụng một phần phổ tần của tiêu chuẩn IMT-2000 TDD cho dịch vụ PHS, mở rộng khả năng triển khai công nghệ di động thế hệ hai.
Tại Mỹ, không còn phát hành phổ tần mới cho các hệ thống mạng di động 3G, thay vào đó, các dịch vụ của thế hệ này sẽ được hỗ trợ trên nền tảng thay thế bằng phổ tần của hệ thống PCS thế hệ 2 hiện tại, đảm bảo duy trì và nâng cao khả năng kết nối di động.
- Ở Trung Quốc phổ tần dành trước cho PCS (Persional Comminication System-
Hệ thống thông tin cá nhân (PS) và WLL sử dụng một phần phổ tần của công nghệ IMT-2000 dù chưa được phân bổ cho nhà khai thác nào Theo quyết định phân bổ tần số, Trung Quốc sẽ dành 2x60 MHz cho công nghệ WCDMA, giúp mở rộng mạng di động Đồng thời, phổ tần cho công nghệ TDD cũng sẽ được sử dụng tại Trung Quốc để nâng cao hiệu suất truyền tải dữ liệu không dây.
Các quốc gia đã bắt đầu cấp phép sử dụng phổ tần của công nghệ IMT-2000, trong đó Phần Lan là quốc gia đầu tiên cấp giấy phép vào tháng 3 năm 1999, tiếp theo là Tây Ban Nha Một số nước lựa chọn phương thức cấp phép dựa trên nguyên tắc giống như hệ thống GSM đã được cấp phép tại châu Âu, trong khi đó, một số quốc gia khác, như Vương quốc Anh, đã tiến hành bán đấu giá tần số cho IMT-2000 để phân phối phổ tần một cách công bằng và hiệu quả.
Công nghệ 3G cho Việt Nam
Bộ Thông tin và Truyền thông Việt Nam đã cấp phép chuẩn 3G WCDMA, hoạt động trong băng tần 2100 MHz Công nghệ này dựa trên nền tảng CDMA và hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như truyền hình, truy cập Internet và hội thảo truyền hình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz-1980 MHz và 2110 MHz-2170 MHz, đảm bảo khả năng kết nối ổn định và tốc độ nhanh cho người dùng.
Mhz là lựa chọn phù hợp vì băng tần 1990-2200 MHz đã được cấp phép cho mạng 3G tại Việt Nam, trong đó công nghệ WCDMA hiện đã sẵn sàng ứng dụng Các công nghệ khác như CDMA 2000-1x EV- không phù hợp bằng vì chưa hoàn thiện hoặc chưa được triển khai rộng rãi. -**Sponsor**Chào bạn! Việc tạo nội dung chất lượng, chuẩn SEO có thể tốn nhiều thời gian Nếu bạn muốn tối ưu hóa quy trình viết bài và tiết kiệm chi phí, hãy thử [Article Generation](https://pollinations.ai/redirect-nexad/2hB8kxMr?user_id=983577) Với công cụ này, bạn có thể tạo ra các bài viết 2,000 từ, tối ưu SEO ngay lập tức, giúp bạn tiết kiệm hơn $2,500 mỗi tháng so với việc thuê người viết đấy! Thật tuyệt vời phải không?
Hiện tại, băng tần này chưa sẵn sàng để sử dụng cho công nghệ DO Công nghệ EV-DO đầu tiên dự kiến sẽ xuất hiện trong khoảng 1900-2200 MHz khi Rev C được thương mại hóa vào năm 2010 Mặc dù một số quốc gia cấp phép băng tần 3G theo tiêu chí độc lập về công nghệ, nhưng thực tế triển khai cho thấy công nghệ WCSMA/HSPA vẫn chiếm ưu thế trên phạm vi toàn cầu Thị trường lớn của công nghệ này đảm bảo khả năng phát triển bền vững trong tương lai, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên của đa số nhà khai thác mạng di động.
- Công nghệ W-CDMA có các đặc tính năng cơ sở sau:
+ Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5 Mhz.
+ Lớp vật lý linh hoạt để tích hợp tất cả các tốc độ trên một sóng mang.
- Ngoài ra công nghệ này có các tính năng tăng cường sau:
+ Hỗ trợ các cấu trúc thu tiên tiến.
WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các dịch vụ đa dạng, đặc biệt là các dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng trên mạng di động Tuy nhiên, nhược điểm của công nghệ này là hệ thống không cấp phép trong băng tần, dẫn đến hạn chế trong việc kiểm soát và mở rộng mạng Công nghệ WCDMA sử dụng TDD với phát thu liên tục nhưng không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu như trong các phương tiện làm việc như máy điện thoại không dây Ưu điểm nổi bật của WCDMA là khả năng hỗ trợ nhiều mức tốc độ khác nhau, phù hợp với các dịch vụ băng thông cao như truy cập Internet tốc độ cao, xem phim hay nghe nhạc với chất lượng vượt trội, không thua kém kết nối có dây Công nghệ này hoạt động trong dải tần 1920 MHz - 1980 MHz và 2110 MHz - 2170 MHz, giúp tối ưu hóa phạm vi hoạt động và khả năng truyền tải dữ liệu.
CHUẨN 3G WCDMA VÀ GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ
Giới thiệu về hệ thống WCDMA
Vào cuối năm 1997, hai tổ chức tiêu chuẩn hàng đầu là ETSI của Châu Âu và ARIB của Nhật Bản đã hợp tác xây dựng tiêu chuẩn chung cho IMT-2000, đó là tiêu chuẩn WCDMA Tiêu chuẩn WCDMA hỗ trợ tốc độ dữ liệu 384 Kbps trên toàn bộ vùng phủ sóng và lên đến 2 Mbps tại các vùng phủ sóng hạn chế, đáp ứng các yêu cầu của công nghệ mạng di động thế hệ mới.
WCDMA là công nghệ thông tin di động tiên tiến được biết đến vì khả năng tăng tốc độ truyền dữ liệu cho hệ thống GSM Công nghệ này sử dụng kỹ thuật CDMA hoạt động trên băng tần rộng, thay thế cho phương pháp truyền thống TDMA, mang lại hiệu suất cao hơn Trong các công nghệ di động thế hệ thứ 3, WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý, hỗ trợ đa dạng các kiểu dịch vụ khác nhau, đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng.
- WCDMA có các tính năng cơ bản sau
+ Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz.
+ Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang. + Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1.
+ Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.
+ Tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến.
+ Có khả năng truyền tải đa phương tiện.
+ Thực hiện truyền tải dịch vụ hình ảnh tốc độ thấp cho đến tốc độ cao nhất là 2Mbps.
+ Tính bảo mật của cuộc thoại và mức độ hiệu quả khai thác băng tần cao hơn. + Có khả năng chuyển mạch mềm, tích hợp được với mạng NGN.
+ Chất lượng thoại được nâng lên và dung lượng mạng tăng lên 4-5 lần so với GSM.
CDMA có cơ chế tiết kiệm năng lượng, giúp kéo dài thời gian thoại của pin Ngoài ra, khả năng mở rộng dung lượng của công nghệ này cũng dễ dàng và với chi phí thấp hơn so với GSM, làm cho nó trở thành lựa chọn tối ưu cho các hệ thống truyền thông di động.
Hệ thống này là một mạng không cấp phép hoạt động trong băng TDD phát liên tục, không hỗ trợ các kỹ thuật chống nhiễu phù hợp với nhiều môi trường làm việc khác nhau Nó cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 2 Mbit/s, sử dụng các hình thức truyền dẫn đa dạng như truyền dẫn đối xứng và không đối xứng, cũng như các kết nối điểm-điểm và đa điểm để đáp ứng nhu cầu liên lạc linh hoạt và hiệu quả.
Các tham số chính của WCDMA được liệt kê ở bảng dưới:
Bảng 3: Các thông số giao diện vô tuyến của WCDMA
Phương thức ghép kênh Phân chia tần số/phân chia thời gian
Tốc độ chip 3.84 Mcps Độ dài khung 10 ms Điều chế trải phổ QPSK cân bằng (đường xuống)
Dual channel QPSK (đường lên) Trải phổ phức hợp Điều chế dữ liệu QPSK (đường xuống)
BPSK (đường lên) là phương pháp điều chế nhất quán, sử dụng kênh pilot dành riêng để dễ dàng theo dõi và điều chỉnh tín hiệu Kênh pilot này được dồn theo thời gian riêng biệt trên đường lên và đường xuống, giúp đảm bảo độ chính xác trong truyền dữ liệu Trong khi đó, không sử dụng kênh pilot chung trên đường xuống giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền Công nghệ đa tốc độ cho phép truyền phổ theo nhiều hệ số và nhiều mã khác nhau, nâng cao khả năng chống nhiễu và cải thiện chất lượng liên lạc trong hệ thống.
Hệ số trải phổ 4-256 (đường lên) và 4-512 (đường xuống( Điều khiển công suất Mạch vòng mở và vòng kín nhanh (1,6 Khz)
Trải phổ đường xuống Sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dài thay đổi để phân kênh, chuỗi Gold 2^18 để phân biệt ô và phân biệt người sử dụng
Trải phổ đường bằng cách sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dài thay đổi giúp phân kênh hiệu quả Chuỗi Gold với độ dài 2^41 được sử dụng để phân biệt người dùng, đảm bảo phân chia kênh chính xác Quá trình này cho phép phân kênh tối ưu, đồng thời giúp dịch thời gian giữa kênh I và kênh Q một cách hiệu quả Công nghệ này nâng cao độ chính xác và hiệu suất trong hệ thống truyền dẫn dữ liệu không dây.
Chuyển giao Chuyển giao mềm
Chuyển giao giữa các tần số
Trong UTRAN, dữ liệu từ các lớp cao được truyền tải qua các kênh vô tuyến bằng cách sắp xếp chúng trên các kênh vật lý khác nhau để tối ưu hóa hiệu suất Lớp vật lý phải hỗ trợ các kênh truyền tải với tốc độ bit linh hoạt nhằm đáp ứng các dịch vụ có yêu cầu băng tần khác nhau và cho phép ghép nhiều dịch vụ trên cùng một kết nối Có hai loại kênh truyền tải chính là kênh truyền tải riêng và kênh truyền tải chung, phục vụ các mục đích khác nhau trong hệ thống.
Kênh truyền tải riêng duy nhất trong hệ thống là kênh DCH, đảm bảo truyền tải thông tin từ các lớp cao hơn qua lớp vật lý đến người dùng Kênh DCH mang cả dữ liệu dịch vụ hiện thời lẫn thông tin điều khiển như lệnh chuyển giao và báo cáo đo đạc từ UE, mà không thể bị lớp vật lý nhận biết nội dung này, do đó lớp vật lý xử lý dữ liệu và điều khiển một cách đồng nhất Nhờ khả năng hỗ trợ tốc độ bit biến đổi và ghép kênh linh hoạt, công nghệ WCDMA không cần thiết phải có kênh truyền tải riêng biệt cho dữ liệu và điều khiển như trong GSM, tối ưu hóa hiệu quả truyền dẫn.
Kênh truyền tải riêng nổi bật với các tính năng như điều khiển công suất nhanh và thay đổi tốc độ dữ liệu linh hoạt theo từng khung hình, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn Ngoài ra, khả năng phát sóng đến từng phần ô hoặc đoạn ô riêng biệt bằng cách điều chỉnh hướng anten của hệ thống anten thích ứng giúp nâng cao độ chính xác và ổn định rõ ràng Các kênh truyền tải riêng còn hỗ trợ chuyển giao mềm, đảm bảo quá trình truyền dữ liệu diễn ra mượt mà, liên tục và an toàn hơn.
UTRAN định nghĩa 6 kênh truyền tải chung, trong đó có điểm khác biệt so với các kênh trong GSM như truyền dẫn gói qua các kênh chung và sử dụng chung đường xuống để phát dữ liệu gói Các kênh truyền tải chung của UTRAN không hỗ trợ chuyển giao mềm, nhưng một số kênh lại có khả năng điều khiển công suất nhanh nhằm tối ưu hiệu suất truyền tải.
Kênh quảng bá (BCH) là phương tiện chính để phát các thông tin đặc thù của mạng UTRAN, giúp các thiết bị di động đăng ký và nhận diện mạng Để đảm bảo các thuê bao trong vùng phủ nhận được thông tin chính xác, kênh quảng bá cần phát ở công suất cao nhằm mở rộng vùng phủ sóng Tốc độ truyền dữ liệu của kênh quảng bá bị giới hạn nhằm phù hợp với khả năng giải mã của các UE có tốc độ thấp, do đó, kênh này được thiết kế với tốc độ dữ liệu thấp và cố định để đảm bảo tính ổn định và tin cậy.
+ Kênh truy nhập đường xuống (FACH- Foward Access Channel)
Kênh truy nhập là đường dẫn truyền tải thông tin điều khiển đến các UE trong một ô mạng cụ thể Các gói dữ liệu cũng có thể được phát trên kênh FACH, và mỗi ô có thể chứa nhiều kênh FACH khác nhau Mỗi kênh FACH cần có tốc độ bit đủ thấp để tất cả các UE đều có thể nhận được, trong khi các kênh bổ sung có thể có tốc độ cao hơn khi có nhiều kênh FACH Kênh FACH không sử dụng điều khiển công suất nhanh, và để đảm bảo nhận đúng các bản tin phát, kênh này phải chứa thông tin nhận dạng trong băng tần.
+ Kênh tìm gọi (PCH- Paging Channel)
Kênh tìm gọi là một kênh truyền tải đường xuống quan trọng liên quan đến thủ tục tìm gọi trong mạng di động, giúp mạng bắt đầu liên lạc với UE một cách hiệu quả Thiết kế của kênh tìm gọi ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ công suất của UE trong chế độ chờ, vì UE càng ít phải điều chỉnh máy thu để nhận đúng các bản tin tìm gọi thì thời gian sử dụng pin của nó sẽ lâu hơn Việc tối ưu hoá kênh tìm gọi không chỉ nâng cao hiệu quả truyền tải dữ liệu mà còn giúp tiết kiệm năng lượng cho thiết bị của người dùng.
+ Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH- Random Access Channel)
Kênh truy cập ngẫu nhiên là kênh truyền tải đường lên dùng để gửi thông tin điều khiển từ UE như yêu cầu thiết lập kết nối Kênh này cũng có thể phát đi các gói dữ liệu nhỏ từ UE Để hoạt động hiệu quả, hệ thống phải nhận được kênh RACH từ mọi vị trí trong vùng phủ của ô, do đó, tốc độ truyền dữ liệu cần đủ thấp để đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy của kết nối.
+ Kênh gói chung đường lên (CPCH- Common Packet Channel)
Kênh gói chúng đường lên là sự mở rộng của kênh RACH nhằm phát số liệu của người dùng qua gói ở đường lên Khi kết hợp với kênh FACH ở đường xuống, chúng tạo thành một cặp kênh truyền dữ liệu hiệu quả Khác với RACH, kênh này sử dụng điều khiển công suất nhanh, cơ chế phát hiện tranh chấp vật lý và thủ tục giám sát trạng thái CPCH để tối ưu hóa truyền dẫn Truyền dẫn CPCH đường lên có thể kéo dài nhiều khung hơn so với một hoặc hai khung của bản tin RACH, giúp tăng khả năng truyền dữ liệu và hiệu quả mạng lưới.
+ Kênh đường xuống dùng chung (DSCH- Dedicated Shared Channel)
Quá trình phát triển từ GSM lên UMTS WCDMA
Để đáp ứng các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh, các hệ thống 2G sẽ được chuyển đổi từng bước lên thế hệ thứ 3 (3G) Quá trình này giúp nâng cao khả năng kết nối, mở rộng dịch vụ và đảm bảo hiệu quả kinh tế Chuyển đổi từ 2G sang 3G là bước đi chiến lược nhằm cải thiện trải nghiệm người dùng và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường viễn thông.
Có thể tổng quát các giai đoạn này như sau:
Trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM, mục tiêu chính là đảm bảo chất lượng dịch vụ dữ liệu ngày càng được cải thiện Hệ thống GSM sử dụng hai cơ chế dịch vụ dữ liệu chủ yếu là chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switched) và chuyển mạch gói (PS: Packet Switched), giúp tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng đa dạng nhu cầu truyền dữ liệu của người dùng.
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo :
+ Dịch vụ bản tin ngắn SMS.
+ Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 Kbps.
+ Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 Kbps.
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch gói đảm bảo:
+ Chứa cả chế độ dịch vụ kênh.
+ Sử dụng các chức năng IWF/PDSN như cổng vào cho mạng số liệu gói, IWF/PDSN có thể đặt tại MSC hay BCS độc lập.
- Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP: Wireless Application Protoncol).
Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ dữ liệu trong mạng di động chính là sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS) và EDGE, được xem là bước trung gian gọi là thế hệ 2,5G, giúp cải thiện tốc độ truy cập và trải nghiệm người dùng hơn so với các công nghệ trước đó.
3.2.1 Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD
HSCSD là dịch vụ giúp nâng cao tốc độ truyền dữ liệu số liệu chuyển mạch kênh của GSM hiện tại, từ 9,6 Kbps lên 14,4 Kbps Người dùng có thể nâng cao tốc độ bằng cách cấp phát nhiều khe thời gian hơn, kết hợp từ 1 đến 8 khe nhằm đạt tốc độ tối đa 64 Kbps Giao diện vô tuyến của HSCSD còn hỗ trợ tốc độ lên đến 8x14,4 Kbps, giúp người dùng có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu vượt quá 100 Kbps, nâng cao hiệu quả kết nối di động.
Hầu hết các chức năng của dịch vụ số liệu hiện nay đều được đặt tại IWF (Internetworking Function-Chức năng kết nối mạng) của tổng đài MSC và TAF (Terminal Adaption Function-Chức năng thích ứng đầu cuối) của MS Dịch vụ HSCSD tận dụng tính năng này, trong đó các kênh tốc độ cao gồm nhiều kênh con trên giao diện vô tuyến Các kênh con này sau đó được hợp nhất thành một luồng số tại IWF và TAF, giúp nâng cao hiệu suất truyền dữ liệu.
Một tính năng nổi bật của HSCSD là khả năng hỗ trợ cả kết nối đối xứng và không đối xứng, giúp người dùng linh hoạt trong việc truyền dữ liệu Trong đó, kết nối đối xứng cho phép số khe phát trên đường xuống bằng với số khe phát trên đường lên, phù hợp cho các hoạt động cần truyền tải dữ liệu hai chiều đồng thời Ngược lại, kết nối không đối xứng cho phép số khe phát trên đường xuống nhiều hơn so với đường lên, tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu tải xuống nhiều hơn tải lên, nâng cao hiệu suất và trải nghiệm người dùng.
HSCSD sử dụng điều chế 8-PSK giúp đạt tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, nhưng hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến lại rất hạn chế do cơ chế chuyển mạch kênh Khi một người dùng yêu cầu các khe thời gian, các khe này chỉ dành riêng cho họ và không được chia sẻ, ngay cả khi không có dữ liệu truyền Vì vậy, HSCSD chỉ phù hợp với các mạng có nhu cầu truyền dữ liệu nhanh cao, khiến khả năng triển khai của công nghệ này còn hạn chế.
3.2.2 Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS
GPRS là dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao cho mạng GSM, cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một tài nguyên vô tuyến, tối đa hóa hiệu quả sử dụng băng tần Khi một thiết bị di động (MS) ở chế độ GPRS có dữ liệu cần truyền, nó sẽ được cấp phát tài nguyên vô tuyến một cách linh hoạt, và khi không có dữ liệu, tài nguyên này được giải phóng để phục vụ các người dùng khác Nhờ cơ chế phân chia tài nguyên tối ưu này, GPRS giúp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên vô tuyến và tối đa hóa tốc độ truyền dữ liệu.
Một người sử dụng GPRS có thể tận dụng đến 8 khe thời gian để đạt tốc độ tối đa 115 Kbps, nhưng đây chỉ là tốc độ đỉnh, và tốc độ thực tế sẽ thấp hơn khi nhiều người cùng sử dụng GSM ban đầu được thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh, do đó việc tích hợp dịch vụ chuyển mạch gói yêu cầu bổ sung thiết bị cho mạng Mạng GPRS liên kết với các mạng số liệu công cộng như IP và X-25, với các nút hỗ trợ như SGSN và GGSN đảm nhận chức năng thu phát gói dữ liệu giữa các thiết bị di động và các thiết bị đầu cuối cố định, đồng thời GGSN còn cho phép gửi và nhận gói dữ liệu đến các thiết bị di động trong mạng GSM và các mạng thông tin di động khác.
Giao diện vô tuyến GPRS tận dụng các tính năng cơ bản của giao diện vô tuyến GSM, cho phép cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói cùng sử dụng sóng mang Tuy nhiên, mạng đường trục của GPRS được thiết kế độc lập để không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến, nâng cao hiệu quả và linh hoạt trong quá trình truyền dữ liệu.
Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000
Hệ thống CDMA 2000 bao gồm nhiều nhánh và giai đoạn phát triển khác nhau nhằm hỗ trợ các dịch vụ phụ được nâng cao CDMA 2000 là phương pháp sử dụng đa sóng mang với các sóng có độ rộng 1,25 MHz hoạt động ở chế độ FDD Các tiêu chuẩn tập trung vào giải pháp sử dụng một sóng mang đơn 1,25 MHz (1x) với tốc độ chip tương tự như hệ thống IS-95 Được phát triển dựa trên các mạng của hệ thống IS-95 trong thế hệ mạng di động 2G, quá trình phát triển của CDMA 2000 đã mở rộng khả năng cung cấp các dịch vụ di động đa dạng và tiên tiến hơn.
+ IS-95 đến IS-95B (năm 1999) đến CDMA 20001x (năm 2000) đến CDMA 2000Mx (năm 2002).
Giai đoạn đầu của CDMA 2000, còn gọi là 1xRTT hoặc 1xEV-DO, được thiết kế để nâng cao dung lượng thoại của công nghệ IS-95B và hỗ trợ truyền dữ liệu với tốc độ đỉnh lên tới 307,2 Kbps Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối thương mại của 1x chỉ mới cho phép tốc độ dữ liệu tối đa 153,6 Kbps, thể hiện sự cải thiện so với các công nghệ trước đó.
Việc đạt tốc độ 95% được thực hiện nhờ áp dụng các công nghệ tiên tiến như điều chế QPSK và mã hóa Turbo, giúp nâng cao hiệu suất truyền dữ liệu số Đồng thời, khả năng kiểm soát công suất nhanh trên đường xuống và phân tập phát góp phần tối ưu hóa chất lượng dịch vụ và mở rộng khả năng phục vụ trong mạng viễn thông hiện đại.
1xEV-DO, dựa trên công nghệ HDR (High Data Rate) của Qualcomm, chính thức được công nhận là tiêu chuẩn thông tin di động 3G vào tháng 8 năm 2001, đánh dấu bước chuyển biến quan trọng trong công nghệ truyền dữ liệu di động Công nghệ này nổi bật với khả năng truyền số liệu gói riêng biệt qua giải pháp đơn sóng mang, thúc đẩy sự phát triển của các dịch vụ Internet tốc độ cao trên mạng di động.
Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý chia các dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu tốc độ cao thành các sóng mang riêng biệt, đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất truyền tải Công nghệ 1xEV-DO được xem như một mạng dữ liệu xếp chồng, yêu cầu sóng mang riêng biệt để vận hành hiệu quả Để thực hiện các cuộc gọi thoại cùng truyền dữ liệu nhanh trên cấu trúc xếp chồng này, cần sử dụng các thiết bị hoạt động đồng thời ở chế độ 1x và 1xEV-DO, nhằm đảm bảo khả năng kết nối linh hoạt và ổn định.
Trong công nghệ 1xEV-DO, tồn tại sự dư thừa tài nguyên do phân chia cố định nguồn lực cho thoại và dữ liệu, dẫn đến lãng phí không hiệu quả Vì vậy, nhóm phát triển CDMA đã khởi đầu pha thứ 3 của công nghệ CDMA 2000, giúp tích hợp dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng chung một sóng mang 1,25 MHz, đồng thời duy trì khả năng tương thích ngược với 1xRTT Tốc độ dữ liệu cực đại của người dùng có thể lên tới 3.1 Mbps, đạt được bằng cách truyền gói dữ liệu có kích thước 3940 bit trong thời gian 1,25 ms, nâng cao năng lực truyền tải dữ liệu cho mạng di động.
Mặc dù kỹ thuật truyền dẫn cơ bản đã được định hình rõ ràng, vẫn còn nhiều đề xuất công nghệ cho các thành phần chưa được quyết định, bao gồm cả tiêu chuẩn cho đường xuống của 1xEV-V.
CDMA 2000 3X, còn gọi là 3xRTT, là lựa chọn đa sóng mang ban đầu trong cấu hình vô tuyến của công nghệ CDMA 2000, thuộc nhóm IMT-MC trong tiêu chuẩn IMT-2000 Công nghệ này sử dụng ba sóng mang 1x nhằm tăng tốc độ truyền dữ liệu, phù hợp với dải tần 5 MHz gồm ba kênh 1,25 MHz Đặc điểm nổi bật là chỉ áp dụng truyền dẫn đường xuống, trong khi đường lên hoạt động theo kiểu truyền phổ trực tiếp, tương tự WCDMA nhưng với tốc độ chip thấp hơn, khoảng 3,6864 Mcps.
Để phát triển lên 3G, các nhà khai thác đã trải qua nhiều công nghệ trung gian quan trọng như GPRS, EDGE, và CDMA 2000 1x, nhằm chuẩn bị hạ tầng và nâng cao khả năng truyền dữ liệu phù hợp với tiêu chuẩn mạng di động thế hệ mới.
1X, viết tắt của 1XRTT, là công nghệ tiếp theo sau IS-95, mang lại những cải tiến vượt bật về tốc độ và hiệu suất truyền dữ liệu Tổ chức viễn thông quốc tế ITU đã chính thức công nhận 1X là công nghệ 3G từ năm 2000, mở ra kỷ nguyên mới cho dịch vụ truyền thông di động.
Hệ thống CDMA 2000 1X chính thức đi vào sử dụng tại Hàn Quốc vào tháng 10 năm 2000 do công ty SK – Telecom triển khai, mở đầu cho việc mở rộng sang các nước châu Á, Mỹ và châu Âu Trong giai đoạn đầu, số lượng thuê bao của hệ thống này tăng trưởng nhanh chóng với trung bình 700.000 thuê bao mới mỗi ngày, thể hiện chất lượng dịch vụ cao của công nghệ CDMA 2000 1X Sự phổ biến và tin tưởng của người dùng đối với hệ thống này phản ánh hiệu quả và ưu việt của công nghệ truyền dẫn di động này trên thị trường toàn cầu.
- Hệ thống CDMA 20001X là hệ thống theo các chuẩn báo hiệu như SS7 và IS-
Trung tâm dịch vụ bản tin ngắn, hệ thống Voicemail, các dịch vụ trả trước, hệ thống dữ liệu gói và PSTN tạo thành các phần quan trọng của hệ thống mạng Giải pháp mạng này đảm bảo khả năng thực hiện đồng thời các dịch vụ thoại và dữ liệu, đáp ứng nhu cầu liên lạc đa dạng của người dùng Các dịch vụ dữ liệu gói dựa trên giao thức IP, giúp tối ưu hóa hiệu suất và linh hoạt trong quản lý dữ liệu.
CDMA 2001x là bước phát triển tự nhiên của công nghệ CDMA, tích hợp chặt chẽ với các dịch vụ dữ liệu gói đã tồn tại trong các mạng khác, giúp các nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng triển khai các dịch vụ này trên hệ thống của mình Hệ thống CDMA 1x cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng CDMA để cung cấp dịch vụ dữ liệu với tốc độ truyền không dây lên đến 144Kbps Nhờ đó, mạng CDMA 2001x có thể đáp ứng nhu cầu truy cập Internet hoặc mạng LAN của các tổ chức lớn, mang lại trải nghiệm truy cập dữ liệu tốc độ cao, linh hoạt hơn cho người dùng.
Công nghệ GPRS
Dịch vụ GPRS mở ra cơ hội mới cho các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động bằng cách triển khai thêm các ứng dụng IP, từ đó thu hút nhiều khách hàng hơn Điểm cốt lõi của giải pháp GPRS là hệ thống tận dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến, cho phép nhiều khách hàng chia sẻ băng thông qua một cell duy nhất Hệ thống này còn linh hoạt trong việc cung cấp các phương thức tính cước đa dạng, như tính theo thời gian truy nhập hoặc theo dung lượng dữ liệu trao đổi, giúp dịch vụ trở nên linh hoạt và phù hợp với nhu cầu của người dùng.
GPRS là dịch vụ mới dành cho mạng GSM nhằm cải thiện và đơn giản hóa kết nối không dây tới các mạng dữ liệu gói, như Internet Công nghệ này sử dụng nguyên tắc truyền dữ liệu vô tuyến gói để truyền hiệu quả các gói dữ liệu từ điện thoại di động GPRS đến mạng chuyển mạch, với mục tiêu cung cấp chế độ truyền dẫn gói hiệu quả, tiết kiệm chi phí và không yêu cầu thiết bị phụ trợ GPRS là tiêu chuẩn của Châu Âu, áp dụng kỹ thuật mới trong mạng di động GSM để cung cấp dịch vụ dữ liệu gói trong mạng PLMN và kết nối với các mạng ngoài qua cổng đấu nối như TCP/IP, X.25, cho phép thuê bao di động truy cập Internet và truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 171 Kb/s Trong mạng GPRS, tài nguyên vô tuyến được phân bổ linh hoạt, chỉ dành riêng cho MS khi có dữ liệu cần truyền, còn trong thời điểm khác, các người dùng khác có thể chia sẻ cùng một tài nguyên, giúp tối ưu hoá hiệu quả sử dụng băng tần.
- GPRS có hai mục tiêu chính:
+ Kết hợp các kênh và đưa ra các kế hoạch mã hóa kênh mới để đạt được tốc độ truyền dẫn cao hơn
Sử dụng tài nguyên vô tuyến hiệu quả hơn với GPRS đã khắc phục những nhược điểm chính của truyền thông thông tin kênh truyền thống Công nghệ này chia nhỏ dữ liệu thành các gói nhỏ và truyền chúng theo thứ tự quy định, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên vô tuyến chỉ khi cần phát hoặc thu dữ liệu.
GPRS phát triển trên nền tảng mạng GSM sẵn có, với các phần tử của mạng chỉ cần nâng cấp phần mềm, ngoại trừ BSC yêu cầu nâng cấp phần cứng Ban đầu, GSM được thiết kế cho chuyển mạch kênh, nên việc tích hợp dịch vụ chuyển mạch gói đòi hỏi thêm thiết bị mới, đó là các node GSN Hai node quan trọng trong GPRS là SGSN và GGSN, đảm nhiệm quản lý chuyển mạch gói và thu phát dữ liệu giữa các thiết bị di động và mạng cố định công cộng (PDN) GSN còn cho phép thu – phát dữ liệu đến các thiết bị di động trong các mạng GSM khác, mở rộng khả năng kết nối và dịch vụ của hệ thống.
3.4.2 Cấu trúc BSC trong GPRS
Để nâng cấp mạng GSM lên GPRS, không chỉ cần nâng cấp phần mềm mà còn phải bổ sung thiết bị phần cứng là khối kiểm soát gói PCU (Packet Control Unit) trong BSC Khối PCU chịu trách nhiệm xử lý việc truyền dữ liệu gói giữa máy đầu cuối và SGSN trên mạng GPRS, đảm bảo quá trình truyền dữ liệu được thông suốt và hiệu quả hơn.
PCU quản lý các lớp MAC và RLC của giao diện vô tuyến, cũng như các lớp dịch vụ mạng của giao diện Gb giữa PCU và SGSN Nó bao gồm phần mềm trung tâm, các thiết bị phần cứng và phần mềm vùng (RPPs), trong đó chức năng RPP là phân chia các khung PCU giữa các giao diện Gb và Abis Các thiết bị này có thể được cấu hình để hoạt động với cả giao diện Abis lẫn Gb, mang lại sự linh hoạt trong hệ thống Giải pháp bổ sung việc tích hợp PCU vào BSC là một giải pháp hiệu quả về mặt chi phí hệ thống, giúp tối ưu hóa hoạt động và quản lý mạng mục tiêu.
Giao diện Abis được sử dụng cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói trên GPRS, giúp tối ưu hiệu suất truyền dẫn và giảm chi phí Trong khi đó, giao diện giữa BSS và SGSN dựa trên giao diện mở Gb, cho phép tích hợp linh hoạt và mở rộng hệ thống Thông qua Abis, các đường truyền dẫn và báo hiệu của GSM được tái sử dụng trong GPRS, mang lại hiệu suất cao và hiệu quả về chi phí Giao diện Gb là một đề xuất mới, nhưng có khả năng lưu thông một cách trong suốt qua MSC, đảm bảo kết nối thông suốt giữa các mạng.
Công nghệ EDGE
Để tối ưu hóa hệ thống GSM, nhà khai thác có thể triển khai công nghệ EDGE, một bước tiến so với GPRS nhằm đáp ứng yêu cầu của mạng 3G Công nghệ EDGE có thể hoạt động trên phổ tần sẵn có của các nhà khai thác TDMA và GSM, giúp tối ưu hóa hạ tầng hiện có So với GPRS, EDGE nâng cao hiệu suất truy cập vô tuyến bằng cách sử dụng các phương thức điều chế cao cấp và kỹ thuật mã hóa tiên tiến, giúp tốc độ dữ liệu tối đa đạt tới 473.6kbps trên một sóng mang 200KHz.
Việc quy hoạch mạng vô tuyến ít bị ảnh hưởng khi triển khai công nghệ EDGE, nhờ việc duy trì sử dụng các BTS hiện có và các nút chuyển mạch GPRS hoạt động độc lập với tốc độ bit của người dùng Các thay đổi trong mạng chỉ đơn giản là nâng cấp phần mềm của các nút chuyển mạch, giúp giảm thiểu tác động và dễ dàng tích hợp công nghệ mới Thiết kế hệ thống EDGE còn cho phép các thiết bị đầu cuối nhỏ gọn và có giá thành cạnh tranh, hỗ trợ mở rộng mạng lưới một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Các kênh truyền dẫn trong công nghệ EDGE phù hợp để cung cấp các dịch vụ GSM mà không phân biệt giữa EDGE, GPRS hay GSM Nhà mạng nên ưu tiên triển khai dịch vụ EDGE tại các khu vực nóng để tối đa hóa lợi ích ban đầu, sau đó mở rộng dựa trên nhu cầu thực tế Việc nâng cấp phần cứng BSS lên công nghệ EDGE giúp mở rộng mạng lưới và đáp ứng tốt hơn nhu cầu thuê bao ngày càng tăng Đồng thời, khả năng phát triển mạng 3G băng rộng có thể thực hiện từng bước bằng cách dần triển khai giao diện vô tuyến mới 3G trên mạng GSM hiện tại, đảm bảo an toàn đầu tư và duy trì chính sách khách hàng hiệu quả.
Các nhà khai thác có giấy phép sử dụng băng tần 2GHz có thể triển khai công nghệ IMT-2000 để phủ sóng sớm tại các khu vực có nhu cầu lớn về dịch vụ 3G Thiết bị đầu cuối hỗ trợ chế độ kép EDGE/IMT-2000 giúp thuê bao dễ dàng chuyển vùng và chuyển giao giữa các hệ thống khác nhau Phát triển mạng 3G dần trên nền tảng GSM hiện tại mang lại chi phí thấp và nhanh hơn so với xây dựng mạng 3G hoàn toàn mới Các bước trung gian như GPRS và EDGE tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nâng cấp lên công nghệ 3G, đảm bảo tính liên tục và linh hoạt trong phát triển mạng viễn thông.
Việc tăng tốc dữ liệu trên giao diện vô tuyến yêu cầu thiết kế lại các phương thức truyền dẫn vật lý, khuôn dạng khung, và giao thức báo hiệu tại các giao diện mạng khác nhau Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể về tốc độ dữ liệu, hệ thống cần được nâng cấp phù hợp nhằm đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao hơn trên các giao diện Abis Trong khi đó, công nghệ EDGE vẫn dựa trên chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói với tốc độ tối đa chỉ đạt 384Kbps, gây khó khăn trong việc hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi chuyển mạch linh hoạt và tốc độ dữ liệu lớn hơn Do đó, cần thực hiện nâng cấp từ EDGE lên W-CDMA và hoàn tất nâng cấp GSM lên 3G để đáp ứng các yêu cầu này.
Các kế hoạch và biện pháp khi áp dụng EDGE trên GSM
Để thực hiện công nghệ EDGE trên mạng GSM một cách hiệu quả, cần tiến hành các bước chiến lược như lập kế hoạch phủ sóng, lựa chọn tần số phù hợp, quản lý kênh chặt chẽ và điều chỉnh công suất truyền tải Quá trình này giúp đảm bảo không ảnh hưởng đến hoạt động khai thác mạng hiện tại, duy trì chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa hiệu suất mạng di động.
Kế hoạch phủ sóng của mạng EDGE giúp giảm thiểu tỉ lệ sóng mang và nhiễu, từ đó nâng cao chất lượng truyền dữ liệu Một tế bào EDGE phục vụ nhiều người dùng cùng lúc với các yêu cầu tốc độ khác nhau, trong đó tốc độ bit trung tâm đạt mức cao nhưng bị giới hạn ở biên tế bào Điều này giúp tối ưu hiệu suất mạng trong phạm vi phủ sóng rộng, đảm bảo trải nghiệm người dùng ngày càng mượt mà hơn.
Kế hoạch tần số sử dụng kỹ thuật tương hợp đường kết nối trên mạng EDGE, vẫn duy trì mẫu tần số 3/9 nhằm đảm bảo hiệu quả truyền dẫn Việc này giúp hạn chế tác động của tỉ số nhiễu và kênh đến chất lượng mạng, đảm bảo đường truyền ổn định và tối ưu hóa hiệu suất mạng EDGE.
Hệ thống GSM sử dụng tính năng điều khiển công suất tự động ở thiết bị đầu cuối và trạm thu phát BTS, giúp giảm công suất khi thuê bao gần trạm và tăng khi xa, từ đó kéo dài tuổi thọ hệ thống và pin thiết bị đầu cuối, đồng thời cải thiện chất lượng cuộc gọi Ngoài ra, công nghệ EDGE cũng hỗ trợ chức năng này, mặc dù có một số điểm khác biệt so với GSM.
Trong tế bào, quản lý kênh là quá trình điều hành các kênh vật lý như GSM thoại và chuyển mạch dữ liệu, dữ liệu GPRS, và dữ liệu chuyển mạch kênh EDGE Các loại kênh này bao gồm dữ liệu gói GPRS, dữ liệu chuyển mạch kênh EDGE – ECSD, cũng như dữ liệu gói EDGE, cho phép tích hợp linh hoạt giữa GPRS và EGPRS để tối ưu hóa khả năng truyền dữ liệu.
Công nghệ CDMA 2000
Lý thuyết về CDMA bắt nguồn từ những năm 1950 và được sử dụng trong quân sự từ những năm 1960, góp phần vào tiến trình phát triển của công nghệ viễn thông Nhờ sự tiến bộ trong công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin vào những năm 1980, CDMA đã được thương mại hóa qua các phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS Đặc biệt, hệ thống tổ ong của Qualcomm (Mỹ) đã đề xuất ứng dụng CDMA trong năm 1990, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong ngành công nghiệp di động.
- Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mã
PN với sự tương quan chéo thấp được sử dụng để đảm bảo hiệu quả trong truyền tín hiệu Người dùng truyền tín hiệu thông qua trải phổ tín hiệu sử dụng mã PN đã được ấn định, giúp tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên giống như ở đầu phát, từ đó khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ quá trình trải phổ ngược, giúp đồng bộ tín hiệu thu và nâng cao độ chính xác.
3.7.2 Thủ tục thu phát tín hiệu
+ Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát được mã hoá, lặp, chèn và được nhân với sóng mang fo và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x 128)
+ Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng 1,25MHz sau đó phát xạ qua anten.
Tín hiệu thu từ anten được xử lý qua bộ lọc băng thông rộng 1,25 MHz để loại bỏ nhiễu và giữ lại sóng mang cùng mã PN Sau đó, các dữ liệu thoại mong muốn được tách ra nhờ bộ tách chèn và giải mã, giúp tái tạo chính xác tín hiệu thoại ban đầu Quá trình này đảm bảo chất lượng tín hiệu tốt và hiệu quả trong truyền dẫn, phù hợp với các tiêu chuẩn truyền thông hiện đại.
3.7.3 Các đặc điểm của CDMA
- Tính đa dạng của phân tập
Trong hệ thống điều chế băng hẹp như điều chế FM analog dùng trong hệ thống điện thoại tổ ong thế hệ đầu tiên, tính đa đường gây ra hiện tượng fading nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu Tuy nhiên, tính nghiêm trọng của vấn đề fading đa đường đã được giảm thiểu đáng kể nhờ các phương pháp điều chế tiên tiến hơn.
Trong hệ thống CDMA, các tín hiệu truyền qua các đường khác nhau được thu nhận một cách độc lập, góp phần nâng cao hiệu quả truyền dẫn Tuy nhiên, hiện tượng fading xảy ra liên tục do fading đa đường không thể hoàn toàn loại trừ, làm cho bộ giải điều chế gặp khó khăn trong việc xử lý tín hiệu thu nhận một cách độc lập Đây là thách thức chính trong việc duy trì chất lượng dịch vụ trong các hệ thống CDMA băng rộng.
- Phân tập là một hình thức tốt để làm giảm fading, có 3 loại phân tập là theo thời gian, theo tần số và theo khoảng cách.
Việc giảm tỷ số Eb/No (tỷ số tín hiệu/nhiễu) không chỉ tăng dung lượng hệ thống mà còn giảm công suất phát yêu cầu, giúp khắc phục tạp âm và nhiễu giao thoa Điều này cho phép giảm công suất phát của máy di động, từ đó giảm chi phí và mở rộng vùng phủ sóng với công suất thấp hơn so với các hệ thống analog hoặc TDMA cùng công suất Ngoài ra, giảm công suất phát yêu cầu còn giúp tăng vùng phục vụ và giảm số lượng BTS cần thiết, nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống truyền thông di động.
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi cao cấp, hạn chế việc nghe lén hoặc truy cập bất hợp pháp vào kênh RF thông qua công nghệ scrambing (trộn) tín hiệu Công nghệ này tạo ra khả năng bảo vệ vượt trội cho các cuộc gọi, đặc biệt khi sử dụng máy thu tìm kiếm và các thiết bị không dây công suất thấp Tiêu chuẩn EIA/TIA/IS-54-B quy định các khả năng xác nhận và bảo mật cuộc gọi trong mạng CDMA, đảm bảo tính an toàn cho dữ liệu liên lạc Ngoài ra, kênh thoại số trong hệ thống CDMA có thể dễ dàng được mã hóa sử dụng các công nghệ như DES hoặc các tiêu chuẩn mã hóa khác để tăng cường bảo mật và chống nghe trộm.
- Bộ mã-giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi
Bộ mã – giải mã thoại của hệ thống CDMA đƣợc thiết kế bởi các tốc độ biến đổi
Dịch vụ thoại hai chiều dựa trên tốc độ số liệu biến đổi cung cấp thông tin thoại sử dụng thuật toán mã – giải mã thoại động giữa bộ mã – giải mã thoại phía phát và phía thu Trong quá trình truyền, bộ mã – giải mã phía phát lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra các gói tín hiệu được mã hóa, sau đó gửi qua mạng đến bộ mã – giải mã phía thu Bộ mã – giải mã phía thu sẽ giải mã các gói tín hiệu thoại nhận được thành các mẫu tín hiệu thoại rõ ràng, đảm bảo chất lượng truyền thông Hệ thống hỗ trợ hai bộ mã – giải mã thoại hoạt động với bốn mức tốc độ truyền dẫn khác nhau, trong đó tốc độ 9600 b/s là một trong những mức phổ biến nhất.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
- Máy di động có chuyển vùng mềm
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Trong hệ thống hai chiều song công tổng quát, tỷ lệ chiếm dụng tải của tín hiệu thoại không vượt quá 35% Khi không có tín hiệu thoại trong hệ thống TDMA và FDMA, việc áp dụng yếu tố tích cực thoại trở nên khó khăn do trễ thời gian định vị kênh tiếp theo quá lớn Tuy nhiên, trong hệ thống CDMA, việc giảm tốc độ truyền dẫn dữ liệu giúp giảm đáng kể hiện tượng giao thoa giữa các người dùng Nhờ đó, dung lượng hệ thống CDMA tăng gấp khoảng 2 lần và tiêu thụ năng lượng trung bình của máy di động giảm khoảng một nửa, nhờ vào mức giảm của hiện tượng giao thoa giữa các người dùng khác nhau.
- Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng
Các BTS đều tái sử dụng kênh băng rộng trong hệ thống CDMA, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng tần số Giao thoa tổng trong tín hiệu máy di động là kết quả của sự giao thoa giữa tín hiệu thu được từ BTS và các máy di động lân cận, gây ra nhiễu nhiễu hỗn hợp Tín hiệu của mỗi máy di động tạo ra giao thoa với tất cả các máy di động khác, trong đó giao thoa từ các máy di động bên cạnh chiếm khoảng một nửa so với giao thoa từ toàn bộ các máy di động trong cùng một BTS Hiệu quả tái sử dụng tần số của các BTS không định hướng đạt khoảng 65%, phản ánh mức độ tối ưu trong giảm thiểu nhiễu do giao thoa tổng giữa các hệ thống BTS khác nhau.
- Giá trị Eb/No thấp và chống lỗi
Eb/No là tỷ số giữa năng lượng trên mỗi bit và mật độ công suất tạp âm, đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của các phương pháp điều chế và mã hoá số Khái niệm này giúp so sánh hiệu quả giữa các công nghệ truyền tải dữ liệu số khác nhau Tương tự như tỷ số sóng mang tạp âm trong kỹ thuật FM analog, Eb/No cung cấp thông tin về mức độ nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu số Việc tối ưu hóa Eb/No là yếu tố then chốt để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống truyền thông số.
Hệ thống CDMA sử dụng độ rộng kênh băng tần rộng để cung cấp hiệu suất cao và độ dư mã sửa sai lớn Trong khi đó, các hệ thống điều chế số băng tần hẹp giới hạn độ rộng kênh và chỉ cho phép sử dụng các mã sửa sai có hiệu suất và độ dư thấp nhằm duy trì giá trị Eb/No cao hơn yêu cầu của CDMA Mã sửa sai trước kết hợp cùng giải điều chế số hiệu suất cao giúp tăng dung lượng hệ thống và giảm công suất phát, mang lại hiệu quả vượt trội cho các hệ thống CDMA.
Chuyển giao CDMA
3.8.1 Khái quát về chuyển giao
Trong các hệ thống thông tin di động tổ ong, quá trình chuyển giao xảy ra khi trạm di động đang thực hiện thủ tục thâm nhập mạng hoặc tham gia cuộc gọi Mục đích chính của chuyển giao là đảm bảo chất lượng đường truyền liên tục, giúp cuộc gọi không bị gián đoạn khi trạm di động rời xa trạm gốc hiện tại Khi đó, lưu lượng dữ liệu sẽ được chuyển sang một trạm gốc mới hoặc một kênh truyền dẫn khác, đảm bảo kết nối ổn định và chất lượng dịch vụ tối ưu.
Chuyển giao là yếu tố thiết yếu trong việc xử lý sự di chuyển của người dùng cuối, đảm bảo sự liên tục của dịch vụ vô tuyến khi người dùng di chuyển qua các ranh giới ô tế bào Quá trình này giúp duy trì kết nối và chất lượng dịch vụ, tránh gián đoạn trong quá trình truy cập mạng di động.
Trong các hệ thống tế bào thế hệ thứ nhất như AMPS, việc chuyển giao thoại diễn ra tương đối đơn giản Tuy nhiên, khi tiến tới hệ thống thông tin di động thế hệ 2 như GSM và PACS, quá trình chuyển giao trở nên phức tạp hơn với nhiều thuật toán chuyển giao đặc biệt được tích hợp chặt chẽ, giúp giảm thiểu trễ chuyển giao Đặc biệt, công nghệ CDMA đã đề xuất ý tưởng chuyển giao mềm như một phương pháp tiên tiến nhằm cải thiện hiệu quả và độ ổn định của quá trình chuyển đổi giữa các vùng phủ sóng.
Chuyển giao cứng là phương pháp chuyển lưu lượng sang kênh tần số mới bằng cách cắt trước khi nối, đảm bảo quá trình chuyển đổi diễn ra nhanh chóng Tuy nhiên, nhược điểm của chuyển giao cứng là có thể gây mất cuộc gọi do chất lượng kênh mới không đảm bảo trong khi kênh cũ đã bị ngắt Các sơ đồ chuyển giao cứng phổ biến bao gồm các phương pháp kỹ thuật như chuyển giao cứng theo thời gian và theo tần số, giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi trong hệ thống truyền thông không dây.
+ Chuyển giao CDMA đến CDMA: Trạm di động chuyển dịch giữa các ô hay đoạn ô làm việc ở tần số CDMA khác nhau.
+ Chuyển giao cứng CDMA đến tương tự: Trạm di động chuyển kênh lưu lượng CDMA đến kênh tiếng tương tự.
Chuyển giao mềm xảy ra khi MS tạo được kết nối mới rồi ngắt bỏ kết nối cũ Có
MS nằm trong vùng chồng lấn phủ sóng giữa hai ô và làm việc trên hai kênh với hai BTS khác nhau Để đảm bảo liên lạc chính xác, hai BTS này cần phải thông báo để cùng sử dụng cùng mã PN Trong quá trình chọn khung, BSC ưu tiên chọn khung có tín hiệu tốt hơn từ cả hai kênh để tối ưu hóa chất lượng mạng.
+ MS nằm trong vùng chồng lấn của 3 ô BSC chọn một trong ba kênh tiếng nói của 3 BTS.
Chuyển giao mềm nâng cao độ tin cậy của quá trình truyền tin và đảm bảo không bị gián đoạn Công nghệ này chỉ áp dụng trong hệ thống thông tin di động tổ ong CDMA, bởi vì hệ thống này chia sẻ chung một kênh tần số Nhờ đó, trạm di động không cần thay đổi kênh tần số khi di chuyển vào vùng phục vụ mới, giúp quá trình chuyển giao trở nên mượt mà và hiệu quả hơn.
Chuyển giao từ anten định hướng này sang anten định hướng khác của cùng trạm gốc.
- Chuyển giao mềm mềm hơn
MS ở vùng chuyển giao của 2 dải quạt 1 ô và ô thứ 2, ở đây sẽ vừa lựa chọn theo mức cường độ trường vừa lựa chọn theo không gian.
Phân tập là kỹ thuật thông tin hiệu quả trong các hệ thống nhiễu và pha đinh, giúp cải thiện chất lượng kết nối vô tuyến với chi phí hợp lý Khác với san bằng, phân tập không yêu cầu tập dợt trước, mang lại sự linh hoạt và dễ dàng áp dụng Có nhiều phương pháp thực hiện phân tập, tất cả đều mang lại những cải thiện đáng kể về kết nối máy chủ, đồng thời giảm thiểu chi phí bổ sung, tối ưu hóa hiệu suất mạng không dây.
Tín hiệu trải phổ không có khả năng chống phađinh vì các thành phần nhiều đường mang thông tin về một tín hiệu gửi đi và hoạt động độc lập Nếu một trong các thành phần nhiều đường bị suy giảm do phađinh, các thành phần còn lại vẫn có thể cung cấp thông tin chính xác cho quyết định tín hiệu thu được Máy thu CDMA sử dụng tín hiệu nhiều đường để thu phân tập gọi là máy thu Rake, giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình giải mã tín hiệu.
CHƯƠNG 4: BẢO MẬT TRONG CÔNG NGHỆ 3G
Mục tiêu bảo mật trong 3G
4.1.1 Khái niệm về bảo mật
Bảo mật là yếu tố then chốt của an ninh thông tin, nhằm đảm bảo tính riêng tư của dữ liệu và ngăn chặn truy cập trái phép Mục tiêu của bảo mật là làm cho dữ liệu trở nên không thể đọc được đối với người không được phép Mật mã hóa là phương pháp phổ biến nhất để bảo vệ dữ liệu, giúp mã hóa thông tin thành dạng không đọc được bằng máy móc, chỉ có máy thu có khóa phù hợp mới có thể giải mã và truy cập dữ liệu một cách an toàn.
4.1.2 Các mục tiêu bảo mật
- Các mục tiêu bảo mật chủ yếu rất đơn giản Bất cứ chuẩn 3G nào ít nhất cũng phải thỏa mãn hai yêu cầu sau:
+) Bảo mật 3G phải tương đương như bảo mật trong mạng cố định ISDN(Intelgrated Services Digital Network).
- Thông tin cá nhân người dùng phải được bảo vệ khi liên lạc.
Bảo mật mạng vô tuyến và mạng cố định có những điểm khác biệt quan trọng, xuất phát từ đặc thù của từng loại mạng Mạng cố định thường được bảo vệ bằng các hàng rào vật lý, buộc phải xâm nhập vật lý để truy cập, trong khi mạng vô tuyến dễ bị tấn công chỉ cần đối tượng nằm trong vùng phủ sóng Thêm vào đó, giới hạn giữa các trạm trong mạng vô tuyến không rõ ràng hơn nhiều so với mạng cố định, làm tăng thách thức trong công tác bảo mật.
Mạng vô tuyến và mạng cố định khác nhau ở bốn điểm chính bao gồm băng thông, tốc độ lỗi cho phép, khả năng ngầm định và sự thay đổi Mạng vô tuyến thường có băng thông linh hoạt hơn so với mạng cố định, giúp phù hợp với các môi trường di động và linh hoạt Tốc độ lỗi cho phép của mạng vô tuyến thường cao hơn, yêu cầu hệ thống phải chịu đựng các nhiễu sóng và biến đổi môi trường không ổn định Khả năng ngầm định của mạng vô tuyến giúp duy trì kết nối ổn định trong điều kiện thay đổi liên tục của môi trường, trong khi mạng cố định thường ít bị ảnh hưởng hơn do hạ tầng cố định Cuối cùng, giới hạn công suất truyền tải của mỗi loại mạng quyết định phạm vi hoạt động và hiệu quả truyền dữ liệu, ảnh hưởng lớn đến chiến lược thiết kế và ứng dụng mạng trong thực tế.
Các giao thức và thuật toán dành cho mạng cố định thường vượt trội về lợi thế so với các giải pháp sử dụng cho mạng vô tuyến do sự khác biệt trong cấu trúc và đặc điểm vận hành Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc thiết kế hệ thống bảo mật phù hợp cho các mạng vô tuyến, đòi hỏi các giải pháp tối ưu để đảm bảo an toàn thông tin trong môi trường không dây.
Khi chuyển vùng, không có kết nối an toàn nào giữa mạng và người dùng, khiến dữ liệu của thuê bao dễ bị xâm phạm do gửi qua các kết nối không bảo mật Điều này đặt ra nguy cơ rủi ro về bảo mật thông tin cá nhân của người dùng Hơn nữa, việc đảm bảo an toàn mạng trong quá trình chuyển vùng trở nên phức tạp hơn do cần phải tương thích với các công nghệ vô tuyến cũ hơn, gây khó khăn trong việc nâng cao mức độ bảo mật và đảm bảo an toàn dữ liệu.
Các mối đe dạo với việc bảo mật của 3G
Để đưa ra các giải pháp bảo mật an ninh hiệu quả, trước tiên chúng ta cần nhận diện các mối đe dọa tiềm ẩn có nguy cơ gây hại cho hệ thống thông tin Việc xác định đúng các mối đe dọa giúp xây dựng các biện pháp phòng ngừa phù hợp, bảo vệ dữ liệu và hệ thống khỏi các cuộc tấn công mạng Hiểu rõ các lỗ hổng an ninh sẽ giúp nâng cao khả năng phòng thủ, đảm bảo an toàn thông tin và duy trì hoạt động kinh doanh liên tục.
Đóng giả là hình thức truy cập trái phép vào hệ thống hoặc ứng dụng bằng cách giả danh người khác, gây nguy hiểm lớn đối với an ninh mạng Khi kẻ tấn công thành công trong việc giả danh, chúng có thể gửi các câu trả lời giả mạo và lừa đảo để lấy được thông tin nhạy cảm, từ đó truy cập vào các phần khác của hệ thống Đóng giả là mối đe dọa chính đối với an ninh internet và vô tuyến internet, vì kẻ xấu có thể làm người dùng tin rằng họ đang trò chuyện với nguồn tin cậy Điều này làm tăng nguy cơ lộ thông tin quan trọng, giúp các hacker dễ dàng xâm nhập và gây thiệt hại cho hệ thống.
Giám sát nhằm theo dõi dòng dữ liệu trên mạng, nhưng nó còn có thể bị lợi dụng để sao chép trái phép thông tin mạng, gây nguy hiểm cho người dùng, ứng dụng và hệ thống Thực chất, giám sát là hình thức nghe trộm điện tử, cho phép các kẻ không được phép truy cập lấy cắp dữ liệu nhạy cảm Phân biệt giữa sử dụng hợp pháp và trái phép là rất quan trọng, vì giám sát trái phép thường đi kèm với hoạt động giả mạo và khó phát hiện Để chống lại các công cụ giám sát tinh vi, mã hóa dữ liệu là phương pháp hiệu quả nhất, đảm bảo rằng ngay cả khi kẻ xấu truy cập thành công, họ cũng không thể giải mã thông tin Chính vì vậy, việc sử dụng các giao thức mật mã mạnh mẽ, khó phá vỡ là yếu tố then chốt trong bảo vệ dữ liệu trên mạng.
Làm giả số liệu, còn gọi là đe dọa tính toàn vẹn dữ liệu, liên quan đến việc thay đổi số liệu so với dữ liệu ban đầu với mục đích xấu Quá trình này có thể xảy ra trong quá trình truyền tải hoặc lưu trữ dữ liệu trên các Server và Client, khiến số liệu bị làm giả và truyền đi dưới dạng bản gốc Để đảm bảo an toàn, sử dụng các biện pháp như mã hóa, xác thực người dùng và trao quyền truy cập là rất hiệu quả trong việc ngăn chặn việc làm giả số liệu.
Ăn cắp thiết bị di động gây mất mát không chỉ về vật chất mà còn đe dọa an ninh thông tin quan trọng lưu trữ trên đó Đặc biệt, các thiết bị thông minh chứa dữ liệu kinh doanh nhạy cảm như danh sách liên lạc, mật khẩu, mã số email và các tệp đính kèm, dễ bị khai thác nếu không được bảo vệ đúng cách Trong môi trường ngày càng kết nối, nhiều thiết bị di động thiếu các biện pháp bảo mật, gây rủi ro lớn cho mạng lưới doanh nghiệp và dữ liệu Để giảm thiểu các mối nguy hiểm này, việc xây dựng chính sách an ninh thông tin rõ ràng giữa nhân viên và công ty về việc sử dụng và bảo vệ thiết bị di động là rất cần thiết Tuân thủ các quy tắc bảo mật sẽ giúp đảm bảo an toàn tối đa cho dữ liệu và hệ thống kinh doanh.
+ Khóa thiết bị bằng Username và Password để chống lại truy cập dễ dàng. + Yêu cầu nhận thực khi truy nhập đến các ứng dụng lưu trong thiết bị.
+ Tuyệt đối không lưu mật khẩu trên thiết bị.
+ Mật mã tất cả các phương tiện lưu số liệu cố định.
Áp dụng các chính sách an ninh dành cho người sử dụng thiết bị di động là rất cần thiết để bảo vệ dữ liệu Việc sử dụng các biện pháp như xác thực, mật mã, và các chính sách an ninh giúp ngăn chặn truy cập trái phép vào dữ liệu quan trọng khi thiết bị di động bị mất hoặc bị lấy cắp.
4.2.5 Quấy rối hoặc sử dụng trái phép các dịch vụ trong mạng
Trong trường hợp này, các cuộc tấn công nhằm vào các dịch vụ mạng có thể dẫn đến hiện tượng từ chối dịch vụ (DoS), gây gián đoạn hoạt động và làm giảm hiệu suất của hệ thống Việc bảo vệ các dịch vụ mạng khỏi các mối đe dọa này là điều thiết yếu để duy trì liên tục hoạt động và đảm bảo an ninh mạng Các biện pháp phòng ngừa và phát hiện xâm nhập mạng giúp giảm thiểu rủi ro bị tấn công DoS, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành của dịch vụ.
4.2.6 Việc truy cập trái phép vào dịch vụ
- Trong trường hợp này, kẻ xâm nhập sẽ truy cập trái phép bằng cách giả mạo hoặc sử dụng trái phép quyền truy cập.
Các công nghệ an ninh
Mục đích chính của mật mã là bảo vệ thông tin giữa hai đối tượng trên các kênh truyền không an ninh, ngăn chặn đối tượng thứ ba có thể đọc được nội dung truyền tải Mặc dù mật mã có vẻ đơn giản, nhưng thực chất nó rất phức tạp, đặc biệt là trong các mạng di động băng rộng như 3G UMTS.
- Giải pháp và giao thức
Công nghệ mật mã hoạt động trên nhiều mức độ, trong đó các giải thuật mật mã đóng vai trò trung tâm bằng cách thực hiện các bước chuyển đổi dữ liệu từ dạng này sang dạng khác Giao thức mật mã được xây dựng dựa trên các giải thuật này để mô tả toàn bộ quá trình bảo vệ dữ liệu, truyền tải và trao đổi khóa an toàn Một giải thuật mật mã xuất sắc không đảm bảo tính mạnh của giao thức, vì giao thức còn phải chịu trách nhiệm bảo vệ toàn diện quá trình xử lý dữ liệu, truyền thông và ứng dụng cuối cùng Đỉnh cao của hệ thống bảo mật là việc xây dựng các ứng dụng với giao thức mạnh, tuy nhiên, để đảm bảo an toàn tuyệt đối, cần kết hợp một giao thức bảo mật vững chắc cùng với các ứng dụng an toàn.
- Mật mã hóa số liệu
Mật mã hóa là nền tảng của mọi hệ thống bảo mật dữ liệu, giúp chuyển đổi dữ liệu thông thường thành dạng không thể đọc được để đảm bảo tính riêng tư Quá trình này cho phép bảo vệ thông tin nhạy cảm ngay cả khi mạng bị xâm phạm, chỉ có thể đọc được dữ liệu sau khi giải mã bằng các giải thuật mã hóa phù hợp Các thuật toán mã hóa hiện đại sử dụng các khóa để kiểm soát quá trình mã hóa và giải mã, trong đó có hai loại chính: mã đối xứng và mã bất đối xứng, giúp đảm bảo an toàn tối đa cho hệ thống thông tin.
4.3.2 Các giải thuật đối xứng
Các giải thuật đối xứng sử dụng khóa duy nhất để thực hiện cả quá trình mã hóa và giải mã tin nhắn, yêu cầu phía phát sử dụng khóa này để mã hóa, sau đó phía thu dùng chính khóa đó để giải mã Tuy nhiên, hiệu quả của giải thuật đối xứng phụ thuộc vào việc trao đổi khóa một cách an toàn giữa hai bên, điều mà chính giải thuật này chưa thể giải quyết Mật mã hóa đối xứng còn gọi là mật mã hóa bằng khóa bí mật, với các tiêu chuẩn phổ biến như DES từ những năm 1970, và các dạng an toàn hơn như AES dựa trên giải thuật Rijindael, cùng các giải thuật khác như IDEA, Blowfish, RC2, RC4, RC5, RC6 Quá trình mã hóa đối xứng dựa trên việc sử dụng cùng một khóa để bảo vệ tính bí mật của dữ liệu.
Luồng số liệu ban đầu (văn bản thô) được mã hóa bằng khóa riêng duy nhất, sau đó thực hiện phép cộng với một luồng dữ liệu khác để tạo ra luồng số liệu đã mật mã Văn bản đã mã hóa này được gửi qua kênh truyền tin đến bên nhận Khi nhận được, phía bên thu sử dụng khóa chia sẻ, giống khóa của bên phát, để giải mã và khôi phục nội dung gốc.
- Phương pháp trên cũng tồn tại một số nhược điểm :
Khóa bảo mật không cần phải dài bằng dữ liệu, mặc dù khóa càng dài thì an ninh càng cao và khó mở Thông thường, các khóa ngắn như 64 bit hoặc 128 bit được sử dụng và lặp lại nhiều lần để tăng độ bảo mật Các phép toán phức tạp hơn có thể được áp dụng vì phép cộng đơn giản không đủ để đảm bảo an toàn Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu như DES thường được sử dụng, mặc dù không phải là phương pháp đảm bảo an ninh tối ưu nhất.
+ Thứ hai : Phía phát và phía thu đều sử dụng một khóa chung (khóa chia sẻ).
4.3.3 Các giải thuật bất đối xứng
Các giải thuật bất đối xứng là giải pháp cho các vấn đề liên quan đến hệ thống khóa đối xứng, nổi bật nhất là phương pháp của Whitfield Diffie và Martin Hellman năm 1975 sử dụng hai khóa liên quan nhau gồm khóa công khai và khóa riêng Khóa công khai được phân phối rộng rãi qua các kênh không an toàn để mục đích mã hóa dữ liệu, trong khi khóa riêng chỉ được giữ bí mật và sử dụng để giải mã, không bao giờ truyền qua mạng Các khóa này được liên kết phức tạp nhờ vào nhiều số nguyên tố và hàm một chiều, làm cho việc tính toán khóa riêng từ khóa công khai trở nên bất khả thi Độ dài của khóa ảnh hưởng lớn đến mức độ bảo mật, ví dụ hệ thống khóa 64 bit như DES dễ bị tấn công bằng phương pháp dò toàn bộ tổ hợp, trong khi các hệ thống khóa 128 bit như ECC được công nhận là không thể tấn công bằng cách đó.
Khóa riêng và khóa công khai được tạo ra từ cùng một giải thuật phổ biến, như RSA, do nhà sáng lập Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adelman phát triển Người dùng giữ khóa riêng bí mật và phát hành khóa công khai cho mọi người, đảm bảo an toàn thông tin Khóa riêng không được chia sẻ hoặc truyền trên mạng, trong khi khóa công khai có thể dùng để mã hóa dữ liệu Các phép toán trong RSA là loại mật mã không đối xứng, giúp đảm bảo tính bảo mật cao Khi User A muốn gửi dữ liệu bảo mật cho User B, A sẽ sử dụng khóa công khai của B để mã hóa dữ liệu, và chỉ có B mới có thể giải mã và đọc được thông tin đó.
Các kỹ thuật mật mã khóa riêng và khóa công khai là các công cụ quan trọng để đảm bảo an ninh thông tin Tuy nhiên, chúng không phải là giải pháp đầy đủ, cần kết hợp với các phương pháp nhận dạng để xác thực danh tính của người sử dụng Mật mã bản tin bằng khóa riêng và giải mã bằng khóa công khai có thể được sử dụng cho mục đích chứng minh quyền truy cập hoặc xác thực mà không tiết lộ dữ liệu nhạy cảm Cách làm này thích hợp để kiểm tra rằng phía bên kia đã thực sự truy cập và sở hữu khóa riêng mà không làm lộ thông tin nhạy cảm.
Giải thuật khóa bất đối xứng nổi tiếng đầu tiên là RSA, được giới thiệu bởi Ron Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman vào năm 1977 RSA là một trong những thuật toán mã hóa đối xứng phổ biến nhất, bên cạnh các giải pháp như ECC và DH Tuy nhiên, RSA ngày càng bị mất ưu thế trong môi trường di động do ECC có chi phí thấp hơn về công suất xử lý và kích thước khóa nhỏ gọn, phù hợp hơn với thiết bị di động.
Các giải pháp mã hóa không phải lúc nào cũng hoàn hảo, việc chọn một khóa riêng tư phù hợp là điều khó khăn và dễ bị phá vỡ nếu không cẩn thận Các bộ mật mã bất đối xứng giúp giải quyết vấn đề phân phối khóa nhờ sử dụng khóa công khai và khóa riêng, mặc dù chúng phức tạp hơn và chậm hơn so với các bộ mã đối xứng, đặc biệt là với dữ liệu lớn Do đó, việc kết hợp giữa hệ thống mã đối xứng và bất đối xứng là giải pháp tối ưu, giúp nâng cao hiệu suất bằng cách truyền khóa bí mật qua các kênh an toàn dựa trên hệ thống khóa công khai Khi cả hai bên đã có chung khóa bí mật, các thuật toán mã hóa đối xứng sẽ được sử dụng để mã hóa và giải mã dữ liệu, đây chính là nguyên lý nền tảng của công nghệ mã khóa công khai hiện nay.
Bạn có thể tin chắc rằng mình đang liên lạc với người bạn thực sự nhờ vào việc sử dụng mật mã hóa khóa công khai Công nghệ này đảm bảo tính xác thực và an toàn của cuộc trò chuyện, giúp ngăn chặn tình trạng bị lừa đảo hoặc bị người khác giả mạo danh tính Nhận thực bằng mật mã khóa công khai là giải pháp tối ưu để xác minh danh tính và bảo vệ thông tin cá nhân trong các giao dịch trực tuyến.
Ví dụ đơn giản về hệ thống khóa điện tử thể hiện rằng bạn được cấp hai khóa: khóa công khai (public key) và khóa riêng tư (private key), trong đó bạn phải bảo vệ khóa riêng tư như chìa khóa xe Khi người khác mã hóa thư bằng khóa công khai của bạn, bạn sẽ dùng khóa riêng tư để giải mã, đảm bảo tính riêng tư và bảo mật Chữ ký điện tử cho phép bạn ký tên lên văn bản hoặc tập tin dữ liệu, giống như dán một con tem riêng biệt để xác thực nguồn gốc và chống giả mạo Quá trình ký kết này dựa trên kỹ thuật băm, tạo ra một bản tóm tắt dữ liệu, sau đó phần mềm tạo chữ ký điện tử và gắn nó vào tài liệu Khi gửi tài liệu đã ký, người nhận có thể dùng khóa công khai của bạn để xác nhận chữ ký, đảm bảo tính toàn vẹn và nguồn gốc của dữ liệu.
Giải mã chữ ký ngược giúp xác định xem chính bạn có đã ký tên vào văn bản hay không, đảm bảo tính xác thực và an toàn thông tin Công cụ của chúng tôi tự động tạo ra một thông báo tóm tắt từ dữ liệu trong văn bản và so sánh với thông báo tóm tắt do người dùng cung cấp, giúp phát hiện sự thay đổi hoặc giả mạo nội dung Nếu hai thông báo tóm tắt này trùng khớp, điều đó cho thấy dữ liệu trong văn bản vẫn giữ nguyên, đảm bảo tính toàn vẹn của tài liệu Công nghệ này hỗ trợ kiểm tra chữ ký số và xác thực tài liệu một cách nhanh chóng, chính xác, phù hợp với các yêu cầu về an ninh thông tin.