Các hiểu biết ban đầu về 2G, 2.5G và 3G

I.                  2G

2G là viết tắt của cụm từ second-generation, ở đây nhằm chỉ công nghệ điện thoại di động thế hệ thứ hai hay nhiều tài liệu gọi là công nghệ truyền thông thế hệ hai.  

Các mạng viễn thông di động 2G bắt đầu được thương mại hóa trên tiêu chuẩn GSM ở Phần Lan bởi Radiolinja (bây giờ đã sát nhập vào Elisa Oyj) vào năm 1991. Ba ưu điểm của các mạng 2G so với thế hệ trước của nó là: 1. Các cuộc đàm thoại điện thoại được số hóa; 2. Hệ thống 2G có nhiều hiệu quả đáng kể hơn trong việc cho phép nhiều hơn các cấp độ thâm nhập điện thoại di động; 3. 2G giới thiệu các dịch vụ dữ liệu cho điện thoại, đầu tiên là với các tin nhắn văn bản SMS.

Sau khi có 2G, hệ thống di động trước đó là 1G trở thành dĩ vãng. Trong khi các tín hiệu radio trên các mạng 1G là tương tự, tín hiệu radio trên các mạng 2G là số. Cả hai hệ thống sử dụng tín hiệu số để kết nối đài phát sóng radio (nơi nhận (listen) các thiết bị cầm tay) đến phần còn lại của hệ thống điện thoại.

Mạng 2G tuy đã được thay thế bởi các công nghệ mới hơn như 2.5G, 2.75G, 3G, và 4G; tuy nhiên, các mạng 2G vẫn còn được sử dụng trong nhiều nơi trên thế giới.

 1.  Công nghệ 2G

Công nghệ 2G được chia thành hai loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA (Time Division Multiple Access) và mạng 2G dựa trên CDMA (Code Division Multiple Access) tùy vào kiểu ghép kênh được sử dụng. 

TDMA: một phương thức sử dụng làn sóng vô tuyến để chuyển âm thanh hoặc những cuộc điện đàm. Phương thức này cho phép mỗi cú điện được phép sử dụng hoàn toàn băng tần số trong một khoảng thời gian rất ngắn, trong khi những cú điện thoại khác cũng củng cùng dùng chung một băng tần số cũng có một thời gian ngắn, và thay phiên nhau thuyên chuyễn những cuộc điện đàm khác nhau.

CDMA: Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng 1 giải tần. Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên. Tín hiệu à mã hóa àtrộn lẫn à phát đi àphục hồi (trên thuê bao với mã ngẫu nhiên tương ứng).

Các tiêu chuẩn chính của 2G là:

                       GSM (dựa trên TDMA), nguồn gốc từ châu Âu nhưng được sử dụng rộng rãi ở tất cả các nước. Hiện nay, số lượng tài khoản (account) đã chiếm trên 80% tổng số thuê bao trên toàn thế giới. Hơn 60 nhà khai thác GSM (GSM operator) cũng đang sử dụng CDMA2000 trên băng tần 450 MHz (CDMA450).

                                        IS-95 (hay còn được biết đến là cdmaOne) (dựa trên CDMA, ở nước Mỹ thường được hiểu đơn giản là CDMA), đã sử dụng ở châu Mỹ và một số nước châu Á. Hiện tại, số lượng tài khoản vào khoảng 17% tổng số thuê bao toàn cầu. Hơn 12 nhà khai thác CDMA đã chuyển sang GSM bao gồm các nhà khai thai ở Mexico, Ấn Độ, Úc và Hàn Quốc.

  i                                    PDC (dựa trên TDMA), được sử dụng độc quyền (duy nhất) ở Nhật Bản.

                                       iDEN (dựa trên TDMA), mạng độc quyền được sử dụng bởi Nextel ở Mỹ và Telus Mobility ở Canada.

                                      IS-136 (hay còn gọi là D-AMPS) (dựa trên TDMA, ở nước Mỹ thường được hiểu đơn giản là TDMA), đã từng được phổ biến ở châu Mỹ nhưng hiện nay hầu hết đã chuyển sang GSM.

Các dịch vụ của mạng 2G thường được gọi là dịch vụ truyền thông tin cá nhân (Persional Communications Service, hay PCS) ở nước Mỹ.

      2.  Hiệu năng, các ưu điểm và nhược điểm

      a.     Hiệu năng

Sử dụng tín hiệu số giữa các thiết bị cầm tay với đài phát làm tăng hiệu năng của hệ thống theo hai cách chính:

                  Dữ liệu tiếng nói dưới dạng số có thể nén và dồn kênh hiệu quả hơn so với việc mã hóa tiếng nói dưới dạng tương tự thông qua việc sử dụng các codec khác nhau, cho phép nhiều cuộc gọi hơn được đóng gói vào cùng một lượng băng thông radio.

                 Các hệ thống số được thiết kế để các thiết bị cầm tay phát ra năng lượng radio ít hơn. Nguyên nhân là do với khi một cuộc gọi sử dụng tín hiệu tương tự thì nó sẽ chiếm riêng trên một dải băng tần, trong khi đó với tín hiệu số, thì nhiều cuộc gọi được truyền đi trong cùng băng tần. Nhờ đó mà thiết bị di động này sẽ nhỏ gọn hơn, do đó sẽ có nhiều thiết bị cầm tay trong cũng một không gian. Điều này có thể làm cho các đài phát cũng như các thiết bị liên quan sẽ giảm chi phí hơn.

      b.   Ưu điểm

               Việc phát ra năng lượng thấp hơn sẽ làm giảm các mối lo về sức khỏe.

               Áp dụng toàn bộ đều là tín hiệu số cho phép áp dụng các dịch vụ dữ liệu số, như SMS hay email.

               Giảm đi đáng kể việc giả mạo. Với hệ thống tương tự có thể có hai hoặc nhiều hơn các thiết bị cầm tay có cùng một số điện thoại.

               Quyền riêng tư cá nhân được tăng cường. Công nghệ cuộc gọi di động sử dụng tin hiệu số làm cho việc nghe trộm bằng cách sử dụng máy quét radio sẽ khó khăn hơn. Các điện thoại sử dụng công nghệ 2G nâng cao tính riêng tư hơn so với điện thoại 1G, hệ thống mà không có cơ chế bảo vệ chống lại việc nghe trộm.

      c.  Nhược điểm

                Ở những khu vực ít dân cư, tín hiệu số yếu hơn có thể dẫn đến không đủ để tới đài phát. Điều này dẫn tới một xảy ra vấn đề khi triển khai hệ thống 2G trên các tần số cao, nhưng với các hệ thống 2G triển khai trên các tần số thấp thì điều này không bị ảnh hưởng.

               Tín hiệu tương tự là một đường cong trơn (mượt), trong khi đó tín hiệu số là một đường răng cưa. Điều này vừa là lợi thế vừa là bất lợi.  Dưới những điều kiện tốt, tín hiệu số sẽ phát ra tiếng tốt hơn. Tuy nhiên trong điều kiện xấu, tín hiệu tương tự sẽ khá ổn định, trong khi đó thì tín hiệu số thường xuyên bị ngắt, rớt mạng.

                Khi các cuộc gọi sử dụng tín hiệu số, xu hướng là sẽ loại bỏ các tiếng ồn tĩnh và tiếng ồn nền, việc nén dữ liệu được sử dụng bởi codec; phạm vi của âm thanh được truyền tải bị giảm đi. Bạn sẽ nghe thấy ít sắc điệu của giọng nói trên điện thoại sử dụng tín hiệu số, nhưng bạn sẽ nghe thấy nó rõ ràng hơn.

      3.     Tiến  hóa

Các mạng 2G được triển khai chủ yếu ở lĩnh vực dịch vụ liên quan đến tiếng nói và việc truyền dữ liệu tốc độ chậm.

Một vài giao thức như EDGE cho GSM và 1x-RRT cho CDMA2000 được định nghĩa là các dịch vụ 3G (bởi vì chúng được định nghĩa trong các văn kiện cụ thể IMT-2000), nhưng vẫn được xem là các dịch vụ 2.5G hay 2.75G bởi vì các dịch vụ này chậm hơn vài lần so với các dịch vụ 3G hiện nay.

II.               2.5G (GPRS)

2.5G (viết tắt của “second and a half generation”) được sử dụng để mô tả các hệ thống 2G mà thực thi domain chuyển mạch gói bên cạnh domain chuyển mạch kênh. Việc này không nhất thiết phải cung cấp các dịch vụ nhanh hơn bởi việc sử dụng các khe thời gian trong các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh (như HSCSD) vẫn đảm bảo.

Bước tiến quan trọng đầu tiên của các mạng GSM tiến tới 3G là sự ra đời của GPRS (General Packet Radio Service). Các mạng CDMA2000 cũng phát triển tương tự thông qua sự ra đời của 1x-RRT.  Việc kết hợp các khả năng này dẫn đến một thế hệ mới là 2.5G.

GPRS có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 56 kbit/s đến 115 kbit/s. Và do đó nó có thể sử dụng cho các dịch vụ như truy cập WAP (Wireless Application Protocol), MMS (Multimedia Messaging Service), và cho các dịch vụ truyền thông Internet như truy cập email và WWW (World Wide Web). Việc trao đổi dữ liệu GPRS thường được tính trong một megabyte theo vận tải mạng, trong khi đó việc trao đổi dữ liệu theo chuyển mạch kênh truyền thống được tính trong một phút theo thời gian kết nối, mặc dù có thể người dùng đang thực sự sử dụng mạng hoặc đang không làm gì.

1xRRT hỗ trợ hai chiều (up và downlink), tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 153.6 kbit/s, chuyển dữ liệu đối với người dùng trung bình là khoảng 80 – 100 kbit/s trong mạng thương mại. 1xRRT cũng được sử dụng trong các dịch vụ WAP, SMS và MMS tương tự như Internet.

III.           2.75G (EDGE)

Các mạng GPRS1 phát triển thành các mạng EDGE với sự ra đời của mã hóa 8PSK. EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution – Sự tiến triển tốc độ truyền dữ liệu nhanh cho GSM) và EGPRS (Enhanced GPRS), hay IMT–SC (IMT Single Carrier) là một công nghệ tương thích ngược với các điện thoại di động, cho phép cải thiện tốc độ truyền dữ liệu, và đây là một sự cải tiến hàng đầu của chuẩn GSM. EDGE được triển khai trên các mạng GSM bắt đầu vào năm 2003 – bởi Cingular (nay là AT&T) ở Mỹ.

EDGE được tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP như một phần của họ GSM và đó là một sự cải tiến giúp cung cấp một sự gia tăng tiềm năng gấp 3 lần khả năng của các mạng GSM / GPRS.  Cụ thể  là làm tăng tốc độ truyền dữ liệu (lên đến 236.8 kbit/s) bằng cách chuyển sang các phương thức mã hóa phức tạp hơn (8PSK), trong phạm vụ các khe thời gian của hệ thống GSM đã có.

(còn nữa)

(Nguồn: wikipedia, và Internet)