ứng dụng công nghệ mobile trong đào tạo trực tuyến

Nguyễn Hoài Giang, đến nay em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình với 3 chương có nội dung như sau: Chương 1: Hệ thống thông tin di động và các dịch vụ Chương 2: Tìm hiểu, phân t

Tống Thị Hường-ĐTK3

1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ CÁC DỊCH VỤ 8

1.1 GIỚI THIỆU 8

1.2 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 9

1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ một 9

1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ hai 10

1.2.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 10

1.2.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA 11

1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba 12

1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 13

1.3.1 Giới thiệu lịch sử phát triển 13

1.3.2 Cấu trúc mạng GSM 15

1.3.2.1 Trạm di động 16

1.3.2.2 Hệ thống con trạm gốc 16

1.3.2.3 Hệ thống mạng con 16

1.3.2.4 Đa truy cập trong GSM 18

1.3.2.5 Các thủ tục thông tin 19

1.3.3 Sự phát triển mạng GSM lên 3G 22

1.3.3.1 Hệ thống GSM được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba 22

1.3.3.2 Các giải pháp nâng cấp 23

1.4 CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA 25

1.4.1 Giới thiệu chung về công nghệ thông tin di động W-CDMA 25

1.4.2 Cấu trúc mạng W-CDMA 27

1.4.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến 30

Tống Thị Hường-ĐTK3

2

1.4.2.2 Giao diện vô tuyến 32

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 35

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 35

2.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 37

2.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 39

2.4 CÁC HỌC THUYẾT VỀ ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 40

2.5 ĐÁNH GIÁ ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 41

2.5.1 Ưu điểm 41

2.5.2 Hạn chế 43

2.6 CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CHO ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN 44

2.6.1 Sơ lược về Learning Objects 44

2.6.1.1 Khái niệm 44

2.6.1.2 Các tiện ích của LO 45

2.6.1.3 Ưu và nhược điểm của việc sử dụng LO trong thiết kế bài giảng 46

2.6.1.4 Lĩnh vực ứng dụng của LO 47

2.6.2 E-book và LO 48

2.6.2.1 Định nghĩa E-book 48

2.6.2.2 Ưu và nhược điểm của E-book 48

2.6.2.3 Ưu điểm của LO 49

2.6.3 Learning Object Metadata (LOM) 49

2.6.3.1 Định nghĩa 49

2.6.3.2 Các thành phần cơ bản của metadata 50

2.7 CÁC CHUẨN THÔNG TIN VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT 50

2.7.1 Chuẩn IMS 50

2.7.2 Chuẩn SCORM 53

Tống Thị Hường-ĐTK3

3

2.8 HỆ THỐNG QUẢN LÝ VIỆC HỌC (LMS- LEARNING MANAGEMENT

SYSTEM) 58

2.8.1 Định nghĩa 58

2.8.2 Phân loại 58

2.8.3 Đặc điểm của LMS 59

2.8.4 Chức năng của LMS 59

2.8.5 Một vài hệ thống LMS hiện nay 60

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP HỆ THỐNG ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN TRÊN NỀN DI ĐỘNG 61

3.1 GIỚI THIỆU 61

3.2 CẤU TRÚC MỘT HỆ THỐNG E-LEARNING ĐIỂN HÌNH 62

3.2.1 Mô hình chức năng 62

3.2.2 Mô hình hệ thống 64

3.3 CẤU TRÚC HỆ THỐNG MLEARNING 65

3.3.1 Lịch sử phát triển 65

3.3.2 Cấu trúc và thành phần cơ bản của hệ thống mLearning 67

3.4 ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH ELEARING 73

3.4.1 Xây dựng cấu trúc mới toàn bộ 73

3.4.2 Xây dựng cấu trúc theo sản phẩm hoặc giải pháp sẵn có 74

3.5 MỘT SỐ NHÀ CUNG CẤP GIẢI PHÁP E-LEARNING & M-LEARNING .74

3.6 CÁC GIẢI PHÁP E-LEARNING TRÊN NỀN THIẾT BỊ DI ĐỘNG 77

3.6.1 Giới thiệu 77

3.6.2 Các tính năng của giải pháp M-Learning 79

3.5.2.1 Quizzes……… 80

3.5.2.2 Lessons 80

3.5.2.3 Assignments 80

Tống Thị Hường-ĐTK3

4

3.5.2.5 Forums 80

3.5.2.6 Wikis 80

3.5.2.7 Database 80

3.5.2.8 Moodle Ressources 81

3.6.3 Giải pháp E-Learning của Apple 81

3.7 CÁC YẾU TỐ CẦN QUAN TÂM KHI PHÁT TRIỂN M-LEARNING 83

3.7.1 Giá trị cốt lõi 83

3.7.2 Thách thức kỹ thuật và đặc tính giáo dục 83

3.7.3 Tương lai của đào tạo trực tuyến 84

3.7.3.1 Sự phát triển liên tục 84

3.7.3.2 Tương lai 85

TỔNG KẾT 86

Đánh giá 86

Hướng phát triển 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Tống Thị Hường-ĐTK3

5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống điện thoại di động……… 8

Hình 1.2: Mạng tế bào vô tuyến ………15

Hình 1.3: Mô hình hệ thống thông tin di động tế bào……… 15

Hình 1.4: Gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định……… 20

Hình 1.5: Gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động……… 21

Hình 1.6: Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G ………25

Hình 1.7: Quá trình nâng cấp GSM lên W-CDMA………26

Hình 1.8: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 28

Hình 1.9: Cấu trúc của UMTS……… 28

Hình 1.10: Cấu trúc UTRAN……… 30

Hình 1.11: Mô hình tổng quát các giao diện vô tuyến của UTRAN……… 32

Hình 2.1: Mô hình tương tác của người học tới SCORM ………54

Hình 2.2: Các dịch vụ SCORM trong môi trường LMS ………55

Hình 2.3: Các thành phần của SCORM……… 56

Hình 2.4: Biểu đồ hoạt động của SCO ………57

Hình 3.1: Mô hình chức năng hệ thống E-Learning……… 63

Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống E-Learning sử dụng công nghệ web……….63

Hình 3.3: Mô hình hệ thống E-Learning……… 64

Hình 3.4: Mô hình kiến trúc hệ thống………70

Hình 3.5: Cấu trúc M-Learning……… 71

Hình 3.6: Mô hình M-Learning……… 73

Hình 3.7: Các sản phẩm E-Learning của Apple……… 82

hệ, từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ 4

Thông tin di động không chỉ giúp con người có thể liên lạc và nắm bắt các thông tin mà còn có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác Đặc biệt trong đào tạo, thông tin di động đã góp phần truyền tải kiến thức đến con người có nhu cầu học tập

Giáo dục là vấn đề được quan tâm hàng đầu ở mọi quốc gia trên thế giới Và việc dạy học luôn được chính phủ cất nhắc và cải cách từng ngày, để phù hợp hơn với trình độ của các cấp học ở Việt Nam hiện nay

Nhắc tới việc dạy và học không thể không nhắc đến các giáo cụ - là một công

cụ hỗ trợ đắc lực cho việc giảng dạy của giảng viên Hiện nay với sự phát triển của công nghệ, nhiều giảng viên đã lựa chọn cho mình những giáo án điện tử thật đặc sắc, nhằm nâng cao khả năng sáng tạo và giúp học viên có thể tiếp thu bài học dễ dàng hơn

Tuy nhiên, ở bộ môn tin học với đặc thù riêng là kỹ năng thực hành trên máy điện toán, cùng với độ chính xác cao thì giáo án điện tử cũng phải có sự thay đổi cho phù hợp Do đó, khái niệm về dạy học trực tuyến ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nhà trường cũng như học viên Moodle là một trong những mã nguồn miễn phí tốt nhất trợ giúp đắc lực cho việc dạy học trực truyến hiện nay Với

mã nguồn này, ta có thể tạo nên một website dạy học trực tuyến, cho phép sinh viên

và giảng viên có thể tương tác với nhau thông qua môi trường Internet cũng như mạng nội bộ

Tống Thị Hường-ĐTK3

7

Đó cũng là lý do em chọn mã nguồn Moodle cho đề tài “Ứng dụng công nghệ

mobile trong đào tạo trực tuyến” Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn – TS Nguyễn Hoài Giang, đến nay em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của

mình với 3 chương có nội dung như sau:

Chương 1: Hệ thống thông tin di động và các dịch vụ

Chương 2: Tìm hiểu, phân tích hệ thống đào tạo trực tuyến

Chương 3: Thiết kế giải pháp hệ thống đào tạo trực tuyến trên nền di động

Vì điều kiện thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản luận văn chưa thể hiện rõ đầy đủ và chính xác được nội dung và không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các Thầy cô và bạn bè để bản luận văn của em được hoàn thiện hơn

Để đạt được kết quả này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo -

TS Nguy ễn Hoài Giang đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu;

các Thầy cô, bạn bè và gia đình đã tạo điều kiện để em hoàn thành được bản luận văn của mình

Hà Nội, ngày 31 tháng 8 năm 2012

Học viên thực hiện

kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) Thế hệ thứ ba ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về

cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gói là thế hệ đang được triển khai ở một số quốc gia trên thế giới

Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới được thể hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS - Cellular Mobile Telephone System) và nhắn tin (PS - Paging System) tiến tới một hệ thống chung toàn cầu trong tương lai

Hình 1.1: Hệ thống điện thoại di động

Tống Thị Hường-ĐTK3

9

1.2 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ một

Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần

số Hệ thống di động thế hệ một sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) và chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng Với FDMA, khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số Sơ

đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì

nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập

Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng được dải tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều đoạn Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hướng xuống

Đặc điểm:

• Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

• Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể

• BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (AMPS - Advanced Mobile Phone System)

Hệ thống thông tin di động thế hệ một sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng

1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ hai

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ hai được đưa ra để đáp ứng kịp thời số

lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng điều chế số Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:

• Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access TDMA)

• Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA)

-1.2.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người

sử dụng sao cho không có sự chồng chéo Phổ quy định cho liên lạc di động được

chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung

Đặc điểm:

• Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số

• Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến

Tống Thị Hường-ĐTK3

11

các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can

nhiễu nhau

• Giảm số máy thu phát ở BTS

• Giảm nhiễu giao thoa

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communications - GSM)

Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 01 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây

1.2.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi

mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN)

Đặc điểm của CDMA:

Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2.5G sang thế hệ ba (3 - Generation) Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-

2000 Ở Châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunnication System) Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh Tốc độ cực đại của người sử dụng

có thể lên đến 2Mbps Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tư có tốc độ lên đến 32Mbps

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT-2000 với các tiêu chí sau:

• Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 2025MHz và đường xuống có dải tần 2110-2200MHz

1885-• Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô

• Dễ dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện

Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai phát triển thông dụng nhất hiện nay là: GSM, cdmaOne (IS-95), TDMA (IS-136), PDC Trong quá trình thiết kế hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai được cơ quan chuẩn hóa của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương ứng thích hợp với mỗi vùng

1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

1.3.1 Giới thiệu lịch sử phát triển

Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại CEPT (Conference of European Post and Telecommunication) để phát triển một chuẩn tế bào số mới đáp ứng với nhu cầu ngày càng tăng của mạng di động Châu Âu

Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thành viên

sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chuẩn hệ thống điện thoại tế bào số

Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và quản lý của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày

Tống Thị Hường-ĐTK3

14

khởi đầu là ngày 01 tháng 7 năm 1991

GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (hệ thống

thông tin di động toàn cầu), trước đây có tên là Groupe Spécial Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là hệ thống thông tin tế bào số tích

hợp và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và đã nhanh chóng phát triển

trên toàn thế giới Mạng được thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và các dịch vụ

mà GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn

Hình 1.2: Mạng tế bào vô tuyến

GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915MHz và

935-960MHz, hiện nay là 1.8GHz Một vài tiêu chuẩn chính được đề nghị cho hệ thống:

• Chất lượng âm thoại chính thực sự tốt

• Giá dịch vụ và thuê bao giảm

• Hỗ trợ liên lạc di động quốc tế

• Khả năng hỗ trợ thiết bị đầu cuối trao tay

• Hỗ trợ các phương tiện thuận lợi và dịch vụ mới

• Năng suất quang phổ

• Khả năng tương thích ISDN

Tiêu chuẩn được ban hành vào tháng 01 năm 1990 và những hệ thống thương

mại đầu tiên được khởi đầu vào giữa năm 1992 Tổ chức MoU (Memorandum of

Tống Thị Hường-ĐTK3

15

Understanding) thành lập bởi nhà điều hành và quản lý GSM được cấp phép đầu tiên, lúc đó có 13 hiệp định được ký kết và đến nay đã có 191 thành viên ở khắp thế giới Tổ chức MoU có quyền lực tối đa, được quyền định chuẩn GSM

1.3.2 Cấu trúc mạng GSM

Mạng GSM gồm nhiều khối chức năng khác nhau Hình dưới đây cho thấy cách bố trí của mạng GSM tổng quát Mạng GSM có thể chia thành ba phần chính:

Trạm di động (Mobile Station - MS) do thuê bao giữ; Hệ thống con trạm gốc (Base

Station Subsystem - BSS) điều khiển liên kết với trạm di động; Hệ thống mạng con (Network Subsystem - NS) là phần chính của trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MSC (Mobile Switching Center), thực hiện chuyển mạch cuộc gọi giữa những người sử dụng điện thoại di động, và giữa di động với thuê bao mạng cố định MSC

xử lý các hoạt động quản lý di động Trong hình không có trình bày trung tâm duy trì và điều hành (Operations and Maintenance Center - OMS), giám sát điều hành và

cơ cấu của mạng Trạm di động và hệ thống con trạm gốc thông tin dùng giao tiếp

Um, còn được gọi là giao tiếp không trung hay liên kết vô tuyến Hệ thống con trạm gốc liên lạc với trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động dùng giao tiếp A

Hình 1.3: Mô hình hệ thống thông tin di động tế bào

Thiết bị di động được nhận dạng duy nhất bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (International Mobile Equipment Identity - IMEI) SIM card chứa số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (International Mobile Subscriber Identity - IMSI) sử dụng để nhận dạng thuê bao trong hệ thống, dùng để xác định chủ quyền và thông tin khác Số IMEI và IMSI độc lập nhau SIM card có thể được bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép bằng password hoặc số nhận dạng cá nhân

1.3.2.2 Hệ thống con trạm gốc

Hệ thống con trạm gốc gồm hai phần: Trạm gốc thu phát (BTS) và trạm gốc điều khiển (BSC) Hai hệ thống này liên kết dùng giao tiếp Abis chuẩn hoá, cho

phép điều hành các bộ phận cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau

Trạm thu phát gốc là nơi máy thu phát vô tuyến phủ một cell và điều khiển các giao thức liên kết vô tuyến với trạm di động Trong một thành phố lớn, có nhiều khả năng triển khai nhiều BTS, do đó yêu cầu BTS phải chính xác, tin cậy, di chuyển được và giá thành thấp

Trạm gốc điều khiển tài nguyên vô tuyến của một hoặc nhiều BTS Trạm điều

khiển cách thiết lập kênh truyền vô tuyến, nhảy tần và trao tay BSC là kết nối giữa

tr ạm di động và tổng đài di động (MSC)

1.3.2.3 Hệ thống mạng con

Thành phần chính của hệ thống mạng con là tổng đài di động, hoạt động như

Tống Thị Hường-ĐTK3

17

một nút chuyển mạch bình thường của PSTN hoặc ISDN, và cung cấp tất cả các chức năng cần có để điều khiển một thuê bao di động, như đăng ký, xác nhận, cập nhật tọa độ, trao tay, và định tuyến cuộc gọi cho một thuê bao liên lạc di động Những dịch vụ này được cung cấp chung với nhiều bộ phận chức năng khác, tạo nên hệ thống mạng con MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định (như PSTN hoặc ISDN) Báo hiệu giữa các bộ phận chức năng trong hệ thống mạng con là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) sử dụng cho báo hiệu trung kế trong mạng ISDN và mở rộng sử dụng trong mạng công cộng hiện tại

Bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) cùng với MSC cung cấp định tuyến cuộc gọi và khả năng liên lạc di động của GSM HLR chứa tất cả thông tin quản trị của mỗi thuê bao đã đăng ký trong mạng GSM tương ứng, cùng với vị trí hiện tại của di động Vị trí của di động thường ở dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR chứa trạm di động

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị được chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp các dịch vụ thuê bao, cho mỗi thuê bao hiện tại nằm trong vùng địa lý điều khiển bởi VLR Mặc dù mỗi bộ phận chức năng chung có thể được thực hiện độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất thiết bị chuyển mạch cho đến nay đều sản xuất VLR với MSC, vì thế vùng địa lý điều khiển bởi MSC sẽ tương ứng với điều khiển bởi VLR đó, do đó đơn giản hóa báo hiệu cần thiết Lưu ý rằng MSC không chứa thông tin các trạm di động, thông tin này lưu trữ trong các thanh ghi vị trí

Có hai bộ ghi khác sử dụng cho mục đích xác nhận và bảo mật Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách tất cả các thiết bị di động hợp lệ trên mạng, mỗi trạm di động được xác nhận bằng số nhận dạng thiết bị

di động quốc tế (IMEI) Số IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu được thông báo mất cắp hoặc không được chấp thuận Trung tâm nhận thực AuC là cơ sở dữ liệu được bảo vệ chứa bản sao khóa mã trong SIM card của thuê bao, sử dụng để nhận thực và mã hóa trên kênh vô tuyến

Tống Thị Hường-ĐTK3

18

1.3.2.4 Đa truy cập trong GSM

Mạng GSM kết hợp hai phương pháp đa truy cập là FDMA và TDMA Dải tần

935 – 960MHz được sử dụng cho đường lên và 890 – 915MHz cho đường xuống (GSM900) Dải băng thông tần một kênh là 200KHz, dải tần bảo vệ ở biên cũng rộng 200KHz nên ta có tổng số kênh trong FDMA là 124 Một dải thông TDMA là một khung có 8 khe thời gian, một khung kéo dài trong 4.616ms Khung đường lên trễ 3 khe thời gian so với khung đường xuống, nhờ trễ này mà MS có có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để truyền tin bán song công

Các kênh tần số được sử dụng ở GSM nằm trong dãy tần số quy định 900MHz xác định theo công thức sau:

số kênh tần vô tuyến Ta thấy tổng số kênh tần số có thể tổ chức cho mạng GSM là

124 kênh Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô chỉ được sử dụng lại tần số

ở khoảng cách cho phép

Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (BURST) chứa hàng

trăm bit đã được điều chế Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian 577µs ở trong một kênh tần số có độ rộng 200KHz nói trên Mỗi một kênh tần số cho phép

tổ chức các khung thâm nhập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ

0 – 7 (TS0, TS1, TS7)

Tống Thị Hường-ĐTK3

19

1.3.2.5 Các thủ tục thông tin

• Đăng nhập thiết bị vào mạng

Khi một thuê bao không ở trạng thái gọi, nó sẽ quét 21 kênh thiết lập trên tổng

số 416 kênh Sau đó nó chọn một kênh mạnh nhất và khóa ở kênh này Sau 60s quá trình tự định vị được lặp lại

Khi thuê bao bật lên, thiết bị dò tần số GSM để tìm kênh điều khiển Sau đó, thiết bị đo cường độ của tín hiệu từ các kênh và ghi lại Cuối cùng chuyển sang kết nối với kênh có tín hiệu mạnh nhất

Riêng trong chế độ chuyển vùng quốc tế hoặc chuyển vùng giữa mạng của hai nhà khai thác dịch vụ khác nhau thì quá trình cập nhật vị trí đòi hỏi phải có sự chấp thuận và hổ trợ từ cấp nhà khai thác dịch vụ

• Thực hiện cuộc gọi

• Cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định

Trình tự thiết lập cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định như sau:

1 Thiết bị gửi yêu cầu một kênh báo hiệu

2 BSC/TRC sẽ chỉ định kênh báo hiệu

tích cực cho thiết bị vào VLR, xác thực, mã hóa, nhận dạng thiết bị, gửi số được gọi cho mạng, kiểm tra xem thuê bao có đăng ký dịch vụ cấm gọi ra đều được thực hiện trong bước này

Tống Thị Hường-ĐTK3

20

6 Nếu máy được gọi trả lời, kết nối sẽ thiết lập

Hình 1.4: Gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định

Cuộc gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động

Điểm khác biệt quan trọng so với gọi từ thiết bị di động là vị trí của thiết bị không được biết chính xác Chính vì thế trước khi kết nối, mạng phải thực hiện công việc xác định vị trí của thiết bị di động

Mạng sẽ phân tích và nếu phát hiện ra từ khóa gọi mạng di động, mạng PSTN sẽ kết nối với trung tâm GMSC của nhà khai thác thích hợp

2 GMSC phân tích số điện thoại di động để tìm ra vị trí đăng ký gốc trong HLR của thiết bị và cách thức nối đến MSC/VLR phục vụ

thiết bị Nếu có đăng ký dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi đến, cuộc gọi sẽ được trả về GMSC với số điện thoại được yêu cầu chuyển đến

Tống Thị Hường-ĐTK3

21

7 MSC/VLR biết địa chỉ LAI của thiết bị nên gửi thông điệp đến BSC quản lý LAI này

Hình 1.5: Gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động

8 BSC phát thông điệp ra toàn bộ vùng các ô thuộc LAI

9 Khi nhận được thông điệp thiết bị sẽ gửi yêu cầu ngược lại

11 Phân tích thông điệp của BSC gửi đến để tiến hành thủ tục bật trạng thái của thiết bị lên tích cực, xác nhận, mã hóa, nhận diện thiết bị

di động chấp nhận trả lời, kết nối được thiết lập

Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động

Tống Thị Hường-ĐTK3

22

Quá trình diễn ra tương tự như gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động, chỉ khác điểm giao tiếp với mạng PSTN của điện thoại cố định sẽ được thay thế bằng MSC/VLR khác

Kết thúc cuộc gọi

Khi MS tắt máy phát, một tín hiệu đặc biệt (tín hiệu đơn tone) được phát đến các trạm gốc và hai bên cùng giải phóng cuộc gọi MS tiếp tục kiểm tra tìm gọi thông qua kênh thiết lập mạnh nhất

1.3.3 Sự phát triển mạng GSM lên 3G

1.3.3.1 Hệ thống GSM được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba

Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên phạm

vi toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp dịch vụ truyền thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao đồng thời cho phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng Việc nâng cấp GSM lên 3G được thực hiện theo các tiêu chí sau:

• Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên phạm

vi toàn cầu Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên toàn cầu

• Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ

dữ liệu cao khi truyền video hoặc truyền file Đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch

vụ số liệu Ngoài ra nó còn hỗ trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng

để tăng hiệu suất sử dụng mạng (chẳng hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên)

• Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo các

Tống Thị Hường-ĐTK3

23

dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể vùng phủ sóng của các hệ thống di động

• Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động Tương thích với các dịch vụ trong nội bộ IMT-2000 và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN

Có cấu trúc mở cho phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác nhau cũng như khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ

1.3.3.2 Các giải pháp nâng cấp

Có hai giải pháp nâng cấp GSM lên thế hệ ba: Một là, bỏ hẳn hệ thống cũ, thay thế bằng hệ thống thông tin di động thế hệ ba; hai là, nâng cấp GSM lên GPRS

và tiếp đến là EDGE nhằm tận dụng được cơ sở mạng GSM và có thời gian chuẩn

bị để tiến lên hệ thống 3G W-CDMA Giải pháp thứ hai là một giải pháp có tính khả thi và tính kinh tế cao nên đây là giải pháp được ưa chuộng ở những nước đang phát triển như nước ta

Hình 1.6: Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G

Tống Thị Hường-ĐTK3

24

Giai đoạn đầu của quá trình nâng cấp mạng GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt hơn, có thể hỗ trợ hai chế độ dịch vụ số liệu là chế độ chuyển mạch kênh (CS - Circuit Switched) và chế độ chuyển mạch gói (PS - Packet Switched) 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 Protocol) WAP chứa các tiêu chuẩn hỗ trợ truy cập Internet từ trạm di động Hệ thống WAP phải có cổng WAP và chức năng kết nối mạng

Hình 1.7: Quá trình nâng cấp GSM lên W-CDMA

Trong giai đoạn tiếp theo, để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD - High Speed Circuit Switched Data) và dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS - General Packet Radio Services) GPRS sẽ hỗ trợ WAP có tốc độ thu và phát số liệu lên đến 171.2Kbps Một ưu điểm quan trọng của GPRS nữa là thuê bao không bị tính cước như trong hệ thống chuyển mạch kênh mà cước phí được tính trên cơ sở lưu lượng dữ liệu sử dụng thay vì thời gian truy cập

Dịch vụ GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ vào sự kết hợp các khe thời gian, tuy nhiên kỹ thuật này vẫn dựa vào phương thức điều chế nguyên thuỷ GMSK nên hạn chế tốc độ truyền Bước nâng cấp tiếp theo là thay đổi kỹ thuật điều chế kết hợp với ghép khe thời gian ta sẽ có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, đó chính là công nghệ

Tống Thị Hường-ĐTK3

25

EDGE

EDGE vẫn dựa vào công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói với tốc

độ tối đa đạt được là 384Kbps nên sẽ khó khăn trong việc hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn Lúc này sẽ thực hiện nâng cấp EDGE lên W-CDMA và hoàn tất việc nâng cấp mạng GSM lên 3G

1.4 CÔNG NGHỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA

1.4.1 Giới thiệu chung về công nghệ thông tin di động W-CDMA

Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ W-CDMA, cấu trúc mạng W-CDMA, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao diện vô tuyến và đặc trưng riêng của chúng, ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng W-CDMA 3G

Truy cập đa phân mã băng rộng W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình W-CDMA nằm trong dải tần 1920MHz - 1980MHz, 2110MHz - 2170MHz

W-CDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình

W-CDMA có các tính năng cơ sở 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

Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trong băng TDD

vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác

Hình 1.8: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba

Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng, từ các dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…

KBit/s

WWW

Thư điện tử

Y tế từ xa

Thư tiếng

Truy nhập cơ sở dữ liệu

Mua hàng theo Catalog

Video theo yêu cầu

Báo điện

tử

Karaoke ISDN

Xuất bản điện tử

Thư điện tử FAX

Các dịch vụ phân phối thông tin

Tin tức

Dự báo thời tiết

Thông tin

Truyền hình di động

Truyền thanh di động

Tiếng

Số liệu H.ảnh

Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM là WCDMA Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di động phải trải qua giai đoạn 2,5G Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là: dữ liệu chuyển mạch gói tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE)

1.4.2 Cấu trúc mạng W-CDMA

Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS Về mặt chức năng

có thể chia cấu trúc mạng W-CDMA ra làm hai phần: Mạng lõi (CN) và mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của W-CDMA Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong W-CDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống Từ quan điểm chuẩn hóa, cả

UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới được thiết kế dựa trên công nghệ

vô tuyến W-CDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM Điều này cho phép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM

• UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến UTRAN gồm hai phần tử:

 Nút B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó)

PLMN,PSTN ISDN

Internet

Các mạng ngoài

MSC/

VLR GMSC

GGSN SGSN

HLR

CN

RNC Node B

Node B

RNC Node B

 MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register):

Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ

 GMSC (Gateway MSC): Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài

 SGSN (Serving GPRS): Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

 GGSN (Gateway GPRS Support Node): Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói

• Các mạng ngoài

 Mạng CS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

 Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói

• Các giao diện vô tuyến

này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

Tống Thị Hường-ĐTK3

30

của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

xuất khác nhau

 Giao diện IUb: Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC IUbđược tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn

1.4.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến

UTRAN bao gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC và các node B Các RNC được kết nối với nhau bằng giao diện Iur và kết nối với node B bằng giao diện Iub

Hình1.10: Cấu trúc UTRAN

• Đặc trưng của UTRAN

Các đặc tính của UTRAN là cơ sở để thiết kế cấu trúc UTRAN cũng như các

Tống Thị Hường-ĐTK3

31

giao thức UTRAN có các đặc tính chính sau:

các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của W-CDMA

- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng cách sử dụng giao thức vô tuyến duy nhất để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng của mạng lõi

• Bộ điều khiển mạng vô tuyến UTRAN

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC kết nối với CN (thông thường là với một MSC và một SGSN) qua giao diện vô tuyến Iu RNC điều khiển node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc nghẽn cho các ô của mình Khi một MS UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên

vô tuyến từ nhiều RNC thì các RNC này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:

- RNC phục vụ (Serving RNC): SRNC đối với một MS là RNC kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và báo hiệu RANAP (phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến) tương ứng từ mạng lõi SRNC cũng là kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến Nó thực hiện xử lý số liệu truyền từ lớp kết nối số liệu tới các tài nguyên vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một node B nào đó được

sử dụng để MS kết nối với UTRAN

- RNC trôi (Drif RNC): DRNC là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được MS sử dụng Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân tập

vĩ mô DRNC không thực hiện xử lý số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ định tuyến số liệu giữa các giao diện IUb và IUr Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC

• Node B

Tống Thị Hường-ĐTK3

32

Chức năng chính của node B là thực hiện xữ lý trên lớp vật lý của giao diện vô tuyến như mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ… Nó cũng thực hiện phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong Về phần chức năng nó giống như trạm gốc của GSM

1.4.2.2 Giao diện vô tuyến

Cấu trúc UMTS không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của phần tử mạng mà chỉ định nghĩa giao diện giữa các phần tử logic Cấu trúc giao diện được xây dựng trên nguyên tắc là các lớp và các phần cao độc lập logic với nhau, điều này cho phép thay đổi một phần của cấu trúc giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần còn lại

Hình 1.11: Mô hình tổng quát các giao diện vô tuyến của UTRAN

Giao thức

ứng dụng

Mạng báo hiệu

Mạng số liệu

Mạng báo hiệu ALCAP

Luồng số liệu

Phía điều khiển mạng truyền tải

Phía người sử dụng mạng truyền tải

Phía người sử dụng mạng truyền tải

Tống Thị Hường-ĐTK3

33

hai kiểu: Iu CS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh và Iu PS để kết nối UTRAN với chuyển mạch gói

• Cấu trúc I U CS

IU CS sử dụng phương thức truyền tải ATM trên lớp vật lý là kết nối vô tuyến, cáp quang hay cáp đồng Có thể lựa chọn các công nghệ truyền dẫn khác nhau như SONET, STM-1 hay E1 để thực hiện lớp vật lý

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển: gồm RANAP trên đỉnh giao diện SS7 băng rộng và các lớp ứng dụng là phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP, phần truyền bản tin MTP3-b, và lớp thích ứng báo hiệu ATM cho các giao diện mạng SAAL-NNI

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển mạng truyền tải: gồm các giao thức báo hiệu để thiết lập kết nối AAL2 (Q.2630) và lớp thích ứng Q.2150 ở đỉnh các giao thức SS7 băng rộng

- Ngăn xếp giao thức phía người sử dụng : gồm một kết nối AAL2 được dành trước cho từng dịch vụ CS

• Cấu trúc I U PS

Phương thức truyền tải ATM được áp dụng cho cả phía điều khiển và phía người sử dụng

hiệu SS7 Ngoài ra cũng có thể định nghĩa vật mang báo hiệu IP ở ngăn xếp này Vật mang báo hiệu trên cơ sở IP bao gồm: M3UA (SS7 MTP3 User Adaption Layer), SCTP (Simple Control Transmission Protocol), IP (Internet Protocol) và ALL5 chung cho cả hai tuỳ chọn

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển mạng truyền tải IU PS : Phía điều khiển

địa chỉ và nhận dạng báo hiệu AAL2 giống như các phần tử thông tin được sử dụng

- Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC

- Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng

- Hỗ trợ kênh lưu lượng chung

- Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu

Giao thức IUb định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho các từng kiểu kênh truyền tải Các chức năng chính của IUb:

- Chức năng thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng

- Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, node B, kết nối vô tuyến

- Xử lý các kênh riêng và kênh chung

- Xử lý kết hợp chuyển giao

- Quản lý sự cố kết nối vô tuyến

Tống Thị Hường-ĐTK3

35

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG

ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN

Trước sự thay đổi nhanh chóng của môi trường kinh tế toàn cầu, môi trường của nền giáo dục các trường cao đẳng, đại học và các trường trung học cũng có nhiều thay đổi Sự phổ cập cao đẳng, đại học có liên quan tới phát triển của hệ thống giáo dục, đào tạo phục vụ cho cộng đồng đặt trọng tâm lên tính hiệu quả của dịch vụ đào tạo đến kết quả cạnh tranh thông qua hệ thống đào tạo mở, sự suy yếu của tháp ngà và các trường cao đẳng đại học lớn, sự tiếp nhận kiến thức từ các trường đại học, sự liên kết hợp tác giữa các trường đại học trong nước và các trường đại học nước ngoài, công nghệ và hệ thống giáo dục phải đạt được Do đó, để đáp ứng được tổ chức hệ thống đào tạo E-Learning bằng cách ứng dụng các công nghệ thông tin và các phương tiện hỗ trợ như Internet, Email, CD-Rom, truyền hình tương tác, Tivi, các đường truyền tốc độ cao… là phương tiện học tập không bị giới

Learning phát triển không đồng đều tại các khu vực trên thế giới Learning phát triển mạnh nhất ở khu vực Bắc Mỹ Ở Châu Âu, E-Learning cũng rất

E-có triển vọng, trong khi đó Châu Á lại là khu vực ứng dụng công nghệ thông tin này

ít hơn

Trong những năm gần đây, Châu Âu đã có một thái độ tích cực đối với việc phát triển công nghệ thông tin cũng như ứng dụng nó trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội, đặc biệt là ứng dụng trong hệ thống giáo dục Các nước trong Cộng đồng Châu

Âu đều nhận thức được tiềm năng to lớn mà công nghệ thông tin mang lại trong việc mở rộng phạm vi, làm phong phú thêm nội dung và nâng cao chất lượng của nền giáo dục

Công ty IDC ước đoán rằng thị trường E-Learning của Châu Âu sẽ tăng tới 4

tỷ USD trong năm 2004 với tốc độ tăng 96% hàng năm Ngoài việc tích cực triển

Tống Thị Hường-ĐTK3

36

khai E-Learning tại mỗi nước, giữa các nước Châu Âu có nhiều sự hợp tác đa quốc gia trong lĩnh vực E-Learning Điển hình là dự án xây dựng mạng xuyên Châu Âu EuroPACE Đây là mạng E-Learning của 36 trường đại học hàng đầu Châu Âu thuộc các quốc gia như: Đan Mạch, Hà Lan, Bỉ, Anh, Pháp cùng hợp tác với công ty E-Learning của Mỹ Docent nhằm cung cấp các khoá học về các lĩnh vực như khoa học, nghệ thuật, con người phù hợp với nhu cầu học của các sinh viên đại học, sau đại học, các nhà chuyên môn ở Châu Âu

Tại Châu Á, E-Learning vẫn đang ở trong tình trạng sơ khai, chưa có nhiều thành công vì một số lý do như: các quy tắc, luật lệ bảo thủ, tệ quan liêu, sự ưa chuộng đào tạo truyền thống của văn hóa Châu Á, vấn đề ngôn ngữ không đồng nhất, cơ sở hạ tầng nghèo nàn và nền kinh tế lạc hậu ở một số quốc gia Châu Á Tuy vậy, đó chỉ là những rào cản tạm thời do nhu cầu đào tạo ở châu lục này cũng đang trở nên ngày càng không thể đáp ứng được bởi các cơ sở giáo dục truyền thống buộc các quốc gia Châu Á đang dần dần phải thừa nhận tiềm năng không thể chối cãi mà E-Learning mang lại Một số quốc gia, đặc biệt là các nước có nền kinh tế phát triển hơn tại Châu Á cũng đang có những nỗ lực phát triển E-Learning tại đất nước mình như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Đài Loan, Trung Quốc,

Nhật Bản là nước có ứng dụng E-Learning nhiều nhất so với các nước khác trong khu vực Môi trường ứng dụng E-Learning chủ yếu là trong các công ty lớn, các hãng sản xuất, các doanh nghiệp và dùng để đào tạo nhân viên

Tình hình phát triển và ứng dụng E-Learning ở Việt Nam: vào khoảng năm

2002 trở về trước, các tài liệu nghiên cứu, tìm hiểu về E-Learning ở Việt Nam không nhiều Trong hai năm 2003-2004, việc nghiên cứu E-Learning ở Việt Nam đã được nhiều đơn vị quan tâm hơn Gần đây các hội nghị, hội thảo về công nghệ thông tin và giáo dục đều có đề cập nhiều đến vấn đề E-Learning và khả năng áp dụng vào môi trường đào tạo ở Việt Nam như: Hội thảo nâng cao chất lượng đào tạo Đại học Quốc gia Hà Nội (ĐHQGHN) năm 2000, Hội nghị Giáo dục Đại học năm 2001 và gần đây là Hội thảo Khoa học Quốc gia lần thứ nhất về nghiên cứu

Tống Thị Hường-ĐTK3

37

phát triển và ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông ICT/rda 2/2003, Hội thảo Khoa học Quốc gia lần II về nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông ICT/rda 9/2004, và Hội thảo khoa học “Nghiên cứu và triển khai E-Learning” do Viện Công nghệ Thông tin (ĐHQGHN) và Khoa Công nghệ Thông tin (Đại học Bách khoa Hà Nội) phối hợp tổ chức đầu tháng 3/2005 là hội thảo khoa học về E-Learning đầu tiên được tổ chức tại Việt Nam

Các trường đại học Việt Nam cũng bước đầu nghiên cứu và triển khai Learning Một số đơn vị đã bước đầu triển khai các phần mềm hỗ trợ đào tạo và cho các kết quả khả quan: Đại học Công nghệ - ĐHQGHN, Viện CNTT - ĐHQGHN, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Quốc gia TP HCM, Học viện Bưu chính Viễn thông, Gần đây nhất, Trung tâm Tin học Bộ Giáo dục & Đào tạo đã triển khai cổng E-Learning nhằm cung cấp một cách có hệ thống các thông tin E-Learning trên thế giới và ở Việt Nam Bên cạnh đó, một số công ty phần mềm ở Việt Nam đã tung ra thị trường một số sản phẩm hỗ trợ đào tạo đào tạo Tuy các sản phẩm này chưa phải là sản phẩm lớn, được đóng gói hoàn chỉnh nhưng đã bước đầu góp phần thúc đẩy sự phát triển E-Learning ở Việt Nam

E-Việt Nam đã gia nhập mạng E-Learning Châu Á (Asia E-Learning Network - AEN, www.asia-elearning.net) với sự tham gia của Bộ Giáo dục & Đào tạo, Bộ Khoa học - Công nghệ, trường Đại học Bách Khoa, Bộ Bưu chính Viễn Thông Điều này cho thấy tình hình nghiên cứu và ứng dụng loại hình đào tạo này đang được quan tâm ở Việt Nam Tuy nhiên, so với các nước trong khu vực E-Learning ở Việt Nam mới chỉ ở giai đoạn đầu còn nhiều việc phải làm mới tiến kịp các nước

2.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Hệ thống E-Learning (viết tắt của Electronic Learning) là thuật ngữ mới Hiện nay, theo quan điểm và dưới các hình thức khác nhau có rất nhiều cách hiểu về E-Learning Hiểu theo nghĩa rộng, E-Learning là một thuật ngữ dùng để mô tả việc

Có hai hình thức giao tiếp giữa người dạy và người học: Giao tiếp đồng bộ (Synchronous) và giao tiếp không đồng bộ (Asynchronous) Giao tiếp đồng bộ là hình thức giao tiếp trong đó có nhiều người truy cập mạng tại cùng một thời và trao đổi thông tin trực tiếp với nhau như: thảo luận trực tuyến, hội thảo video, nghe đài phát sóng trực tiếp, xem tivi phát sóng trực tiếp… Giao tiếp không đồng bộ là hình thức mà những người giao tiếp không nhất thiết phải truy cập mạng tại cùng một thời điểm, ví dụ như: các khoá tự học qua Internet, CD-ROM, E-mail, diễn đàn Đặc trưng của kiểu học này là giảng viên phải chuẩn bị tài liệu khoá học trước khi khoá học diễn ra Học viên được tự do chọn lựa thời gian tham gia khoá học

E-Learning cho phép học viên làm chủ hoàn toàn quá trình học của bản thân,

từ thời gian, lượng kiến thức cần học cũng như thứ tự học các bài, đặc biệt là cho phép tra cứu trực tuyến những kiến thức có liên quan đến bài học một cách tức thời, duyệt lại những phần đã học một cách nhanh chóng, tự do trao đổi với những người cùng học hoặc giáo viên ngay trong quá trình học

Learning hay mạng giáo dục từ xa đã được phát triến qua ba thế hệ Ở thế hệ thứ nhất, hệ thống giáo dục được truyền đạt thông qua con đường thư tín, báo trí Đến thế hệ thứ hai, hệ thống giáo dục từ xa được truyền thanh, truyền hình qua radio, tivi nhờ vào sự phổ biến của các phương tiện thông tin đại chúng Thế hệ thứ

ba sử dụng các công nghệ truyền thông, các kỹ thuật thông tin viễn thông như Internet để tổ chức hệ thống giáo dục Trong thời gian gần đây, khái niệm giáo dục

từ xa đồng nghĩa với một phương án mới của hệ thống giáo dục thế hệ thứ ba

Tống Thị Hường-ĐTK3

39

Phương án này sử dụng mạng truyền thông tốc độ rất cao để cung cấp một hệ thống đào tạo mới khác hẳn với các hệ thống giáo dục đã tồn tại trước đó Như vậy có thể thấy phương pháp của hệ thống giáo dục đổi mới và dài hạn bằng cách ứng dụng nhiều loại phương tiện thông tin giáo dục và mạng truyền thông tốc độ cao, tận dụng ưu điểm của các phương pháp sử dụng thiết bị đa phương tiện

2.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN

Về mặt kiến trúc: Learning là trung tâm của hệ thống quản lý khóa học Learning được thiết kế bởi một nhà giáo dục và một chuyên gia công nghệ thông tin, với các quy tắc “social constructionist” đã có sẵn “Constructionism khẳng định rằng việc học tập chỉ thực sự hiệu quả khi xây dựng một cái gì đó cho người khác đánh giá Nó có thể là bất cứ điều gì từ một câu nói hoặc một bài viết trên mạng Internet, tới các thứ phức tạp hơn như vẽ một ngôi nhà hoặc một gói phần mềm

E-Khái niệm social constructionist mở rộng các ý tưởng trên thành một nhóm xã

hội xây dựng mọi thứ cho nhau, tạo nên một cách hợp tác văn hoá nhỏ của các thứ được chia sẻ với các ý nghĩa chia sẻ Khi một người đã thật sự tham gia vào một văn hoá giống như thế này, anh ta sẽ học tất cả thời gian làm sao cho là một phần của văn hoá đó, trên nhiều cấp độ khác nhau”

Về mặt kỹ thuật: nhiều kỹ thuật hiện đại được sử dụng trong hệ thống Learning bao gồm: Internet, CD-Rom, thư viện điện tử, mạng video tương tác, TV, mạng truyền thông …Gần đây nhất, kỹ thuật vệ tinh nhân tạo đã được phát triển

tích hợp hoạt động của tất các các kỹ thuật nêu trên, rất quan trọng trong lĩnh vực đào tạo từ xa Hơn nữa, Groupware dựa trên Intranet đã trở nên phổ biến trong lĩnh vực này Phương pháp sử dụng Groupware trên Intranet dùng cho học tại nhà chú trọng vào các kỹ thuật truyền thông đa phương tiện Khi mở rộng khả năng kết nối tốc độ cao và kết nối vệ tinh nhân tạo cho Groupware, cần lưu ý xây dựng hệ thống bảo vệ FireWall Sắp tới đây hệ thống xử lý thông tin đa phương tiện hai chiều và giáo dục chuyên nghiệp sẽ trở nên phổ biến

Tống Thị Hường-ĐTK3

40

Về mặt xã hội: sự thu hút các học viên đến với hệ thống là điều mà không thể phủ nhận Các học viên đến lớp với một cách nhìn về thế giới đã được thiết lập từ trước, có được từ những năm kinh nghiệm và học tập trước đó Thậm chí khi nó phát triển, cách nhìn về thế giới của học viên lọc tất cả các kinh nghiệm và ảnh hưởng đến sự diễn dịch của các quan sát Các học viên muốn thay đổi cách nhìn về thế giới yêu cầu phải làm việc Các học viên học hỏi lẫn nhau cũng tốt như học ở giáo viên Học viên học tốt hơn bằng làm Cho phép và tạo các cơ hội cho tất cả mọi người có cơ hội để đóng góp cho việc xây dựng các ý tưởng mới

2.4 CÁC HỌC THUYẾT VỀ ĐÀO TẠO TRỰC TUYẾN

Tác động của hệ thống giáo dục từ xa có thể xem xét theo ba thuyết Trước hết

là thuyết Tự quản và Độc lập (Autonomy an Independece) Trong thuyết này giáo

dục từ xa hỗ trợ người học độc lập kế hoạch và tự quyết định mục đích học tập nội dung phương pháp và cách đánh giá Do có ít sự trao đổi với giáo viên và bạn học, người học phải có tính nhẫn nại cao, tính tự quyết, tự chủ Về mặt này việc giảng dạy từ xa phải sử dụng hình thức siêu thông tin Internet (Hypermedia) để tổ chức việc học tập có hiệu quả

Thuyết thứ hai là thuyết Tương tác (Interaction) Thuyết này tập trung vào sự

trao đổi giữa giáo viên và người học hoặc nhóm người học Sự trao đổi trong hệ thống giáo dục từ xa có thể tăng cường bằng cách sử dụng nhiều loại phương tiện khác nhau trong hệ thống Do đó tài liệu giảng dạy cần thiết kế các chức năng trao đổi thông tin, thông tin giảng viên có thể giải thích và hướng dẫn trực tiếp Các tài liệu, thư viện điện tử, bảng tin điện tử là các công cụ tương tác sử dụng hiệu quả trao đổi giữa học viên và giảng viên

Thuyết cuối cùng là thuyết Công nghiệp hóa (Industrialization) Theo thuyết

này, giáo dục từ xa dựa trên phương pháp công nghiệp và kinh doanh hiệu quả, có năng xuất hơn so với cách giáo dục truyền thống Peter (1973) chia các phương pháp giảng dạy ra làm hai loại: phương pháp mặt đối mặt (face to face) dựa trên sự trao đổi riêng lẻ và phương pháp giảng dạy công nghiệp thông qua hệ thống truyền