I. Lịch sử phát triển của các thế hệ di động:

Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ.Thế hệ

không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia phân chia

theo tần số (FDMA). Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo

thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA). Thế hệ thứ 3 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.

Để tiến tới thế hệ ba, thế hệ 2 phải trải qua một giai đoạn trung gian, giai đoạn này được gọi

là 2, 5G,

Hình 1. Lộ trình phát triển của các thế hệ thông tin di động

TACS

NMT

(900)

GSM

(900)

GSM

(1900)

GSM (900)

GSM (1900)

IS - 136

(1900)

IS-95CDMA

(1900)

IS-95CDMA

(800)

IDEN(800)

AMPS

SMR

GPRS

cdma2000

1x

GPRS

EDGE

W-CDMA

cdma2000

Nx

II. Xu thế phát triển mạng di động từ 2G lên 3G:

Một số nhược điểm hệ thống di động 2G:

- Hệ thống thông tin di động GSM cung cấp các dịch vụ thoại và số liệu trên cơ sở chuyển

mạch kênh băng thông hẹp. Do đó tốc độ truyền thấp, 13 kbit/s với truyền thoại và 9,6

kbit/s với truyền số liệu. Tốc độ này không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của

người sử dụng về các dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy

cập Internet tốc độ cao từ máy di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác.

- Với hệ thống di động 2G, ở những nơi dân cư thưa thớt, sóng yếu có thể không tới được

các tháp phát sóng. Tại những địa điểm như vậy, chất lượng truyền sóng cũng như chất

lượng cuộc gọi bị giảm đáng kể.

Vì những lí do trên, các nhà khai thác GSM đang từng bước nâng cấp mạng GSM lên một hệ

thống thông tin di động thế hệ thứ 3. Con đường tiến tới 3G duy nhất của GSM là CDMA

băng thông rộng. Trên thị trường châu Âu, W-CDMA được gọi là hệ thống viễn thông di

động toàn cầu UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).

1. Tốc độ truyền dữ liệu:

Đây là ưu việt đáng kể nhất của các hệ thống 3G so với các hệ thống 2G. Nếu như các hệ

thống 2G chỉ có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu vài chục kbit/s thì các hệ thống 3G có khả

năng cung cấp 2 Mbps và 384 Kbps tương ứng cho các trường hợp đầu cuối cố định (di chuyển

chậm) và đầu cuối di chuyển nhanh.

Hình 2. Tốc độ dữ liệu các hệ thống 2G

Hình 3: Tốc độ dữ liệu các hệ thống 3G

2. Về khả năng cung cấp dịch vụ:

Do lợi thế về tốc độ dữ liệu cao, các hệ thống 3G vượt trội các hệ thống 2G cả về số

lượng và chất lượng trong khả năng cung cấp các dịch vụ gia tăng như: video call, mobile

internet… Điều này sẽ giúp các nhà mạng triển khai 3G có thêm nhiều nguồn thu mới khi mà

dịch vụ thoại gần như đã bão hòa.

3. Về khả năng tương thích ngược:

Các hệ thống 3G về cơ bản đảm bảo khả năng tương thích ngược với hệ thống 2G triển

khai trước đó. IMT-2000 TDMA SC và UMTS-FDD tương thích ngược với GSM, CDMA-2000

tương thích ngược với CDMA-IS95. Việc tương thích ngược đảm bảo các mạng 2G và 3G có thể

hỗ trợ lẫn nhau về vùng phủ cũng như khả năng phục vụ, giúp làm tăng chỉ tiêu chất lượng vô

tuyến chung cho cả 2 hệ thống

4. Về tần số và băng tần hoạt động:

Một nhân tố quan trọng cần nhắc tới liên quan tới vấn đề tài nguyên tần số, đó là khả

năng dùng chung dải tần với các hệ thống 2G đã triển khai trước đó. Ở đây cho thấy chỉ có hệ

thống CDMA-2000 dùng chung dải tần với hệ thống CDMA-IS95 và hệ thống IMT-2000

TDMA SC dùng chung dải tần với GSM (Do CDMA-2000 phát triển từ CDMA-IS95 và IMT-

2000 TDMA SC phát triển lên từ GSM) còn lại các hệ thống 3G khác đều yêu cầu phải triển khai

ở băng tần hoàn toàn mới. Việc dùng chung dải tần với hệ thống 2G sẽ không chỉ giúp việc triển

khai 3G giảm thiểu chi phí đầu tư mạng vô tuyến mà còn giúp tránh những khó khăn cũng như

chi phí khi xin cấp phát dải tần mới.

4.1. Với hệ thống 2G:

GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện nay

là 1.8GHz.

Phân bố tần số ở GSM được quy định nằm trong dải tần 890-960 MHz với bố tri các kênh

tần số như sau:

fn = 890MHz + (0,2MHz)n, n=0,1,2,....124

f'n = fn+45 MHz

bao gồm 125 kênh đánh số từ 0 đến 124, kênh 0 dành cho khoảng bảo vệ nên không được sử

dụng, trong đó: fn là tần số ở bán băng tần thấp dành cho đường lên (từ trạm di động đến trạm

BTS), f'n là tần số ở bán băng tần cao dành cho đường xuống (từ BTS đến trạm di động).

Hệ thống GSM mở rộng (E-GSM) có băng tần rộng thêm 10 MHz ở cả hai phía nhờ vậy

số kênh sẽ tăng thêm 50 kênh. Phân bố tần số trong trường hợp này như sau:

fn = 890MHz + (0,2MHz)n, 0n124

và f'n = 890MHz + (0,2MHz).(n-1024) , 974n1023

f'n = fn+45MHz

các kênh bổ sung được đánh số từ 974 đến 1023 và kênh thấp nhất 974 để làm khoảng bảo vệ

nên không sử dụng.

Đối với hệ thống DCS-1800 băng tần công tác 1710-1880 MHz, phân bổ tần số cho các

kênh như sau:

fn = 1.710MHz + (0,2MHz)(n-511) 512n885

f'n = fn +95 MHz

gồm 374 kênh đánh số từ 512 đến 885

Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một tế bào của mạng

phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô sử dụng các tần số giống nhau hoặc gần nhau cũng

phải xa nhau.

4.2.Với hệ thống 3G:

WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển của GSM để

cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. WCDMA UMTS sử dụng mạng đa truy nhập vô tuyến trên

cơ sở W-CDMA và mạng lõi được phát triển từ GSM/GPRS. W-CDMA có thể có hai giải pháp

cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số (FDD: Frequency Division

Duplex) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex). Cả hai giao

diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA). Giải pháp thứ nhất sẽ được triển khai

rộng rãi còn giải pháp thứ hai chủ yếu sẽ được triển khai cho các ô nhỏ (Micro và Pico).

Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190

MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường xuống có

băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh

định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc

chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp

theo thuộc nhà khai thác khác.

Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 đến 1920 MHz và từ 2010 MHz

đến 2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.

5. Kỹ thuật đa truy nhập:

5.1. Các hệ thống 2G:

Các hệ thống thông tin di động 2G dựa trên 2 kĩ thuật đa truy nhập cơ bản là TDMA

(Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access).

a. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA:

Hình dưới cho thấy hoạt động của một hệ thống theo nguyên lý đa truy nhập phân chia

theo thời gian. Các máy đầu cuối vô tuyến phát không liên tục trong thời gian TB. Sự truyền dẫn

này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian dài hơn được gọi

là chu kỳ khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát theo cấu trúc này. Mỗi sóng mang

thể hiện một cụm sẽ chiếm toàn bộ độ rộng của kênh vô tuyến được mang bởi tần số sóng mang

fi

b. Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA:

CDMA là phương thức đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một cặp tần số và

một mã duy nhất. Phương thức này dựa trên nguyên lý trải phổ.

Trong các hệ thống thông tin trải phổ (viết tắt là SS: Spread Spectrum), độ rộng băng tần

của tín hiệu được mở rộng, thông thường hàng trăm lần trước khi phát. Khi chỉ có một người sử

dụng trong băng tần SS, sử dụng như vậy là không hiệu quả. Tuy nhiên ở môi trường nhiều

người sử dụng, các người sử dụng này có thể dùng chung một băng tần SS( trải phổ) và hệ thống

trở nên sử dụng băng tần có hiệu suất cao.

5.2. Các hệ thống 3G:

Đối với các hệ thống 3G các kỹ thuật đa truy nhập sử dụng là TDMA, CDMA và

OFDMA. CDMA là kỹ thuật chính được sử dụng, kỹ thuật này trong 3G được cải tiến để tận các

đặc điểm ưu việt của nó. Điểm mấu chốt của kỹ thuật này trong 3G chính là khả năng thay đổi hệ

số trải phổ. Nếu như trong hệ thống 2G là CDMA-IS95 hệ số trải phổ cố định ở SF=42.2 thì

trong 3G hệ số trải phổ thay đổi từ 4 tới 512. Với hệ số trải phổ khả biến như vậy khả năng phân

bổ tài nguyên của các hệ thống CDMA 3G trở lên thật sự linh hoạt. Hệ thống sẽ điều chỉnh tăng

hệ số trải phổ khi số lượng đầu cuối cần phục vụ lớn, và khi có ít người sử dụng hệ số trải phổ sẽ

được điều chỉnh giảm xuống để cung cấp dịch vụ tốc độ cao. Ở đây kỹ thuật TDMA cũng được

sử dụng kết hợp với CDMA để tăng độ linh hoạt trong phân bổ tài nguyên.

6. Kỹ thuật điều chế:

Nếu như các hệ thống thông tin di động 2G thường chỉ dùng các sơ đồ điều chế mức thấp

BPSK, GMSK, QPSK… thì các hệ thống 3G sử dụng đa dạng các sơ đồ điều chế từ các sơ đồ

điều chế mức thấp như BPSK, QPSK cho đến các sơ đồ điều chế mức cao như 64QAM. Điều

này tạo ra cho các hệ thống 3G khả năng điều chế thích nghi, khi chất lượng đường truyền thấp

có thể dùng các sơ đồ điều chế mức thấp để đảm bảo chất lượng truyền dẫn và ngược lại khi

đường truyền tốt lại chuyển sang dùng các sơ đồ điều chế mức cao để tăng tốc độ số liệu. Đây là

một ưu điểm lớn của các hệ thống 3G.

7. Truyền dẫn song công:

Có 2 kỹ thuật truyền dẫn song công được dùng trong thông tin di động là truyền dẫn song

công phân chia theo thời gian TDD và truyền dẫn song công phân chia theo tần số FDD. Trong

các hệ thống 2G thì chỉ có FDD được sử dụng còn trong các hệ thống 3G cả FDD và TDD đều

được dùng. Khi so sánh với FDD thì TDD đem lại những ưu điểm cơ bản như sau:

- TDD chỉ hoạt động ở một dải tần số so với FDD cần 2 dải tần riêng biệt nhau, do đó TDD có

thể được dùng ngay cả khi không còn tài nguyên tần số để dùng FDD. Việc sử dụng TDD cho

phép tận dụng những dải tần mới hoặc những dải tần nằm xen kẽ trong khoảng bảo vệ song công

của FDD. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi mà tài nguyên tần số ngày càng ít đi.

- TDD phân bổ tài nguyên cho hướng lên và xuống theo các khe thời gian do đó rất linh hoạt

trong phân bổ lại tài nguyên giữa hướng lên và hướng xuống trong điều kiện tải hướng lên và

hướng xuống không cân bằng nhau và thay đổi liên tục. Trong FDD tài nguyên vô tuyến phân bổ

cho hai hướng lên và xuống đã được cố định theo 2 dải tần số khác nhau do đó không thể phân

bổ lại được. Với đặc điểm này FDD thường hiệu quả hơn trong trường hợp tải lưu lượng cân

bằng giữa hướng lên với hướng xuống (dịch vụ thoại ), còn trong các mạng thông tin di động 3G

và sau 3G các dịch vụ có đặc điểm không đối xứng về lưu lượng giữa đường lên và đường xuống

là những dịch vụ chiếm tỉ trọng lớn ví dụ: Internet di động, Mobi TV… thì TDD cho phép sử

dụng tài nguyên vô tuyến hiệu quả hơn nhiều so với FDD.

- Trong TDD các bộ thu phát hoạt động ở cùng tần số nên đơn giản giảm thiểu chi phí sản xuất,

trong khi đó FDD dải tần thu phát khác nhau dẫn đến cần có bộ ghép song công và cơ chế chống

nhiễu lẫn nhau giữa bộ thu với bộ phát do đó thiết bị đầu cuối phức tạp đắt tiền hơn.

III. Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G:

Trong cấu trúc dịch vụ 3G cần có băng thông rất lớn và như thế cần nhiều phổ tần hơn.

Tuy nhiên việc loại bỏ hẳn công nghệ đang dùng để tiếp cận ngay mạng 3G là rất tốn kém về

mặt kinh tế. Vì vậy họ phải chọn giải pháp nâng cấp mạng GSM qua bước trung gian 2,5G để

tạm thời đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật sau đó

mới tiến lên 3G. Nói chung 2,5G bao gồm một hoặc tất cả các công nghệ sau:

- Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD)

- Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS)

- Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GMS (EDGE)

Lộ trình nâng cấp GSM lên W-CDMA như sau:

HSCSD (High Speed Circuit Switched Data): Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao.

GPRS (General Packet Radio Service): Dịch vụ vô tuyến gói chung.

EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Tốc độ số liệu tăng cường để phát

triển GSM.

W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): Đa truy cập phân mã băng

rộng.

1. Công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD:

GSM chỉ hỗ trợ các dịch vụ số liệu với tốc độ cực đại mà một khe thời gian có thể cung cấp

là 9,6 kbit/s. Để hỗ trợ tốc độ số liệu cao hơn cho GSM, MS phải sử dụng nhiều khe thời gian.

Công nghệ HSCSD sử dụng nguyên tắc này.

Công nghệ HSCSD cho phép nâng cao khả năng truyền số liệu trên mạng GSM bằng cách

cấp phát nhiều khe thời gian hơn cho người sử dụng. HSCSD phối hợp 4 kênh thoại GSM 14,4

kbit/s thành một kênh 57,6 kbit/s. Đối với dịch vụ số liệu thì tốc độ tối đa là 64 kbit/s đạt được

với 4 khe thời gian. Dữ liệu truyền trong dịch vụ HSCSD được hình thành dưới dạng các luồng

song song để đưa vào các khe thời gian khác nhau và chúng sẽ được kết hợp lại tại đầu cuối. Tất

GSM HSCSD GPRS EDGE

W-CDMA

cả các khe thời gian sử dụng trong một kết nối HSCSD phải thuộc về cùng một sóng mang. Việc

cấp phát các khe thời gian phụ thuộc vào thủ tục cấp phát khe thời gian.

Công nghệ HSCSD được triển khai dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng GSM, chỉ cần

nâng cấp phần mềm hiện có mà không cần lắp đặt thêm các phần tử mạng mới. Nó cho phép cấp

phát tài nguyên không đối xứng ở giao diện vô tuyến. Tuy nhiên do vẫn sử dụng chuyển mạch

kênh nên hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến của HSCSD không cao.

Cấu trúc hệ thống HSCSD:

Cấu trúc hệ thống HSCSD

TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối

MT (Mobile Terminal): Máy di động đầu cuối

TAF (Terminal Adaptation Function): Chức năng thích ứng đầu cuối

IWF (Interworking Function): Chức năng kết nối mạng

- Chức năng thích ứng đầu cuối TAF:

Đóng vai trò tiếp nhận số liệu của thiết bị đầu cuối TE đưa tới và chia chúng vào các khe

thời gian đã được chọn trước. Mỗi khe thời gian mang số liệu với các tốc độ được chuẩn hóa 1,2

kbit/s; 2,4 kbit/s; 4,8 kbit/s; 9,6 kbit/s; 14,4 kbit/s.

- MT và giao diện vô tuyến:

Số liệu từ TAF đưa tới đầu cuối di động MT, tại đây mỗi khe thời gian được mã hóa kênh.

Đầu ra sau mã hóa là luồng số liệu tốc độ 22,8 kbit/s cho mỗi khe thời gian và nó được chuyển

tới giao diện vô tuyến.

- Trạm thu phát gốc BTS:

BTS tiếp nhận luồng số liệu từ giao diện vô tuyến, nó thực hiện giải mã cho mỗi khe thời

gian để thu được luồng số liệu có tốc độ phù hợp với khung TRAU (16 kbit/s). Sau đó luồng

TE MT BTS MSC IWF

PDN

PLMN

ISDN

TRAU

TAF BSC

Kênh 64 kbit/s Kênh nx 16 kbit/s nx các kênh toàn tốc

nx khe thời

gian/khung TDMA

Giao diện vô tuyến

Abis A

số liệu được chuyển tới khối TRAU đặt tại bộ điều khiển trạm gốc BSC. Các khung TRAU 16

kbit/s được gửi tới BSC thông qua giao diện Abis.

- Giao diện Abis:

Các khung TRAU 16 kbit/s được gửi tới BSC thông qua giao diện Abis.

- Bộ chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU:

TRAU tiếp nhận các khung số liệu 16 kbit/s từ giao diện Abis và nó định dạng lại thông tin

của mỗi luồng số liệu thành dạng A - TRAU để truyền đi trên giao diện A.

- Giao diện A:

Cho phép chứa được 4 khung A-TRAU tốc độ 16 kbit/s từ một người sử dụng đưa đến. Các

khung này được ghép lại với nhau để phát đi trên một đường 64 kbit/s.

- Trung tâm chuyển mạch di động MSC và các khối IWF:

MSC tiếp nhận các khung A-TRAU của đường kết nối 64 kbit/s và định tuyến chúng thông

qua IWF. Sau khi tiếp nhận, khối IWF lấy ra các thông tin số liệu trong A-TRAU và kết hợp

chúng thành những luồng số liệu ghép trước khi chuyển tới các modem của mình. Modem tiếp

nhận số liệu và định tuyến chúng qua mạng PSTN tới các modem đích và các thiết bi đầu cuối số

liệu DTE (Data Terminal Equipment) ở nơi khác.

2. Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS

a. Giới thiệu GPRS:

GPRS (General Packet Radio Service) là công nghệ chuyển mạch gói được các nhà khai thác

GSM lựa chọn như là một bước chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tiến lên 3G. Nó sẽ giúp các

nhà khai thác có thể triển khai nhiều ứng dụng đối với mạng điện thoại di động. GPRS hỗ trợ

dịch vụ số liệu tốc độ cao cho GSM với tốc độ tối đa đường truyền có thể đạt 171,2 kbit/s. Nhờ

đó có thể truy cập Internet từ MS có tính năng WAP (Wireless Application Protocol) để gửi tin

nhắn hình ảnh và âm thanh. Và có thể truy cập mạng Internet để gửi email, nhận fax, truy cập các

cơ sở dữ liệu. GPRS cho phép cung cấp dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS – Multimedia

Message Service) và dịch vụ truyền ảnh động VTS (Video Streaming). Đặc biệt với tính năng

luôn luôn kết nối, mạng GPRS cho phép người sử dụng vừa có thể kết nối mạng Internet vừa có

thể đàm thoại đồng thời. Một MS trong mạng GPRS có thể truy nhập đến nhiều khe thời gian.

Với GPRS, người sử dụng có thể dùng chung một tài nguyên vô tuyến. Vì thế hiệu suất sử dụng

tài nguyên vô tuyến rất cao, cước phí truy cập mạng cũng chỉ tính theo lưu lượng dữ liệu được

truyền tải.

Giao diện vô tuyến của GPRS được xây dựng trên cùng nền tảng như giao diện vô tuyến

của GSM, cùng sóng mang vô tuyến độ rộng 200KHz và 8 khe thời gian. Như vậy cả dịch vụ

chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang. Tuy nhiên mạng

đường trục của GPRS được thiết kế sao cho nó không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến. Mạng

GPRS là một mạng số liệu gói được xây dựng trên cơ sở cấu trúc mạng GSM, vì vậy việc đưa

chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị cho mạng.

b. Đặc điểm của GPRS:

- Sử dụng công nghệ chuyển mạch gói:

Với việc sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, một thiết bị có thể luôn luôn được kết nối và

sẵn sàng gửi một thông tin mà không cần chiếm dụng một kênh riêng trong suốt thời gian truyền

số liệu và kênh có thể được chia sẻ cho nhiều người dùng khác nhau. Điều này mạng chuyển

mạch kênh không thể làm được. Ngoài ra, trong GPRS nếu một lỗi được phát hiện trong một

khung dữ liệu thu được trong BSS thì khung sẽ được yêu cầu phát lại cho đến khi chính xác

trước khi gửi qua mạng lõi GPRS.

- Cho phép kết hợp nhiều khe thời gian để truyền dữ liệu:

GPRS sử dụng cùng một sóng mang với băng thông 200 KHz và 8 khe thời gian như GSM.

Tuy nhiên trong GPRS có thể kết hợp các khe trong số 8 khe thời gian để truyền dữ liệu nên số

gói dữ liệu truyền đi trong mỗi khung truyền tăng lên. Kết hợp việc cấp phát tài nguyên động nên

hiệu quả sử dụng băng tần tăng lên đáng kể.

- Kết nối tức thời và tính cước thuận lợi:

GPRS dễ dàng kết nối tức thời và người dùng có thể thiết lập luôn kết nối mà không chiếm

dụng tài nguyên, do đó thông tin có thể gửi hoặc nhận tức thời ngay khi có nhu cầu. Tức thời là

một ưu điểm của GPRS khi so sánh với số liệu chuyển mạch kênh GSM vì nó đáp ứng được các

ứng dụng có tính cấp bách.

Trong chuyển mạch kênh thì việc tính cước là toàn bộ thời gian chiếm dụng kênh mặc dù

có những khoảng thời gian không có dữ liệu được gửi đi. Với GPRS chỉ tính cước theo dung

lượng được gửi đi. Điều này thuận lợi cho việc kết nối trực tuyến với mạng trong thời gian dài.

- Hỗ trợ các dịch vụ băng rộng:

Cũng như Internet, GPRS sử dụng công nghệ chuyển mạch gói và các giao thức trong họ

TCP/IP nên tất cả các ứng dụng như email, truy cập Web tin nhanh và truyền file đều có thể thực

hiện qua mạng GPRS. Tốc độ truyền số liệu nhanh hơn cho phép GPRS chứa đựng các ứng dụng

băng rộng vốn không thích hợp với các kết nối quay số chậm hơn như GSM.

- Tính bảo mật cao hơn:

GPRS cho phép thêm vào các giao thức sử dụng cho nhận thực trước khi thuê bao được

phép truy cập vào Internet hoặc các mạng số liệu khác. GPRS phụ trợ việc mã hóa dữ liệu người

dùng qua giao diện Wireless từ đầu cuối di động đến SGSN (nút hỗ trợ dịch vụ).

- Hiệu quả trong việc sử dụng phổ:

Trong GPRS tài nguyên vô tuyến chỉ được sử dụng khi người sử dụng thực tại đang gửi

hoặc nhận dữ liệu. Một tài nguyên vô tuyến hiện có có thể được chia sẻ đồng thời giữa vài người

sử dụng khác nhau. Nhờ hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến này mà một số lớn người sử dụng

GPRS có thể chia sẻ cùng một băng thông và được phục vụ từ cùng một cell.

c. Khả năng phát triển GPRS lên 3G:

Có hai cách xây dựng một hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 nâng cấp từ GPRS là:

- Nâng cấp tốc độ truyền của GPRS bằng cách phát triển GPRS lên EDGE và tiếp theo là

thông tin di động thế hệ 3 UMTS (Universal Mobile Telecommunication System - Hệ thống viễn

thông di động toàn cầu).

- Phát triển trực tiếp từ GPRS lên UMTS.

Tuy nhiên tại một số quốc gia thì việc triển khai mạng UMTS gặp một số khó khăn về

phổ tần vì ở các quốc gia đó thì phổ tần được đem bán đấu giá cũng như vấn đề cấp giấy phép

cho 3G. Do đó các nhà khai thác mạng phải trả một khoản tiền lớn cho việc xin cấp phép hoạt

động ở dải tần UMTS. Trong khi đó EDGE là một chuẩn đã được công nhận của 3G sử dụng

băng tần GSM hiện có và hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 384 kbit/s mà không cần thêm

bất kỳ một giấy phép nào. Vì vậy EDGE có thể dễ dàng thích ứng với hệ thống GSM. Bản chất

đó chỉ là sự nâng cấp phần mềm của hệ thống trạm vô tuyến GSM. Như vậy ở Việt Nam, việc

chuyển từ GSM/GPRS sang EDGE, sau đó là UMTS là con đường đầu tư hiệu quả và tiết kiệm

chi phí.

3. Enhanced Data Rates for GSM Evolution – EDGE

a. Giới thiệu:

EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) là một công nghệ di động được nâng cấp

từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố định

hoặc di chuyển chậm và 144 kbit/s cho người dùng di chuyển tốc độ cao. Trên đường tiến tới 3G,

EDGE được biết đến như một công nghệ 2,5G. Mục tiêu chính của EDGE là tăng cường các khả

năng cho qua số liệu của mạng GSM/GPRS tức là nén nhiều bit hơn trong một giây ở sóng mang

có cùng độ rộng băng tần 200 KHz và 8 khe thời gian. Để thực hiện điều này người ta chuyển từ

sơ đồ điều chế khóa chuyển pha Gauxơ cực tiểu ở GSM (GMSK) sang sơ đồ điều chế khóa

chuyển pha 8 trạng thái (8-PSK). EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với các mạng

GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc. Nó không thay thế hay nói đúng hơn

nó cùng tồn tại với phương pháp điều chế GMSK nên các thuê bao có thể tiếp tục sử dụng máy

di động cũ của mình nếu không cần được cung cấp các dịch vụ tốt hơn. Xét trên khía cạnh kỹ

thuật cũng cần giữ lại GMSK vì 8PSK chỉ có hiệu quả ở vùng hẹp, với vùng rộng vẫn cần

GMSK. Nếu EDGE được sử dụng cùng với GPRS thì sự kết hợp này được gọi là GPRS nâng cấp

EGPRS.

b. Kỹ thuật điều chế trong EDGE:

Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế 8PSK thay

thế cho GMSK trong GSM.

Dạng tín hiệu điều chế 8PSK:

tw

T

itw

T

iEts ooS sin

2

8

12sincos

2.

8

12cos.

Trong đó:

wo: Tần số góc sóng mang

ES: Năng lượng tín hiệu

T: Chu kỳ tín hiệu

Chòm sao điều chế 8PSK:

Sử dụng điều chế 8PSK có tốc độ bit gấp 3 lần tốc độ bit của điều chế GMSK. Do đó tốc

độ truyền dữ liệu của EDGE cũng gấp 3 lần so với GSM. Tuy nhiên điều chế 8PSK trong EDGE

thay đổi theo thời gian nên việc thiết kế các bộ khuếch đại rất phức tạp. Hiệu suất công suất của

điều chế 8PSK chỉ bằng 4/7 của điều chế GMSK nên công suất của máy thu phát EDGE phải lớn

gấp đôi so với GSM. Điều này ảnh hưởng đến việc chế tạo thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát

công suất nhỏ. Do phần lớn các dịch vụ tốc độ cao đều nằm ở đường xuống nên để hạn chế tính

phức tạp cho máy đầu cuối, người ta đã đưa ra giải pháp đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng điều

chế GMSK còn đường xuống sử dụng điều chế 8PSK.

4. Tiến tới 3G:

Hiện nay có hai mạng chính được xây dựng trên nền tảng công nghệ 3G là UMTS và

CMDA2000. UMTS đang được triển khai trên mạng GSM hiện có, còn CDMA2000 được nâng

cấp trên mạng CDMA hiện nay. Tốc độ của hai mạng này có thể sánh bằng với chất lượng của

kết nối DSL. W-CDMA sử dụng công nghệ DS-CDMA băng rộng và mạng lõi được phát triển từ

GSM và GPRS.

Giao diện không gian của W-CDMA hoàn toàn khác với GSM và GPRS, WCDMA sử

dụng phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chíp là 3,84 Mchip/s. Trong W-CDMA,

mạng truy nhập vô tuyến được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Các

phần tử của UTRAN rất khác với các phần tử của mạng truy nhập vô tuyến ở GSM. Vì thế khả

năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế. Một số nhà sản xuất cũng đã có kế

Q

I

010

011

111

110 101

100

000

001

Điều chế 8PSK

hoạch nâng cấp các GSM BTS cho W-CDMA. Đối với các nhà sản xuất này có thể chỉ tháo ra

một số bộ thu phát GSM từ BTS và thay vào đó các bộ thu phát mới cho W-CDMA. Một số rất ít

nhà sản xuất còn lập kế hoạch xa hơn. Họ chế tạo các BSC đồng thời cho cả GSM và W-CDMA.

Tuy nhiên đa phần các nhà sản xuất phải thay thế BSC trong GSM bằng RNC (Radio Network

Controller) mới cho W-CDMA.

W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của mình.

Kiến trúc mạng lõi của phát hành 3 GPP 1999 được xây dựng trên cơ sở kiến trúc mạng lõi của

GSM/GPRS. Tuy nhiên cần phải nâng cấp mạng lõi để có thể hỗ trợ được các giao diện mới của

mạng truy nhập vô tuyến, tuy nhiên không cần thiết phải có một kiến trúc mạng hoàn toàn mới.

Các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ mạng hiện có để hỗ

trợ đồng thời W-CDMA và GSM.