songoku9x
Well-Known Member
Công nghệ di động LTE-Advanced (LTE-A) có lẽ là một khái niệm không còn quá mới mẻ đối với người dùng hiện nay, bởi vì nó thường xuất hiện trên các thiết bị di động (smartphone) cao cấp hiện nay giúp mang lại tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, dung lượng hệ thống lớn hơn, khả năng phủ sóng tốt hơn. Và bài viết này sẽ giúp cho người dùng hiểu rõ hơn về công nghệ LTE-A cũng như những ưu điểm vượt trội mà công nghệ này mang lại.
Tháng 6 năm ngoái, công ty viễn thông Hàn Quốc SK Telecom đã giới thiệu công nghệ mà họ đặt cho một danh hiệu là “mạng LTE tiên tiến nhất trên thế giới” – LTE-Advanced. Theo những gì SK công bố, mạng này mang lại tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh gấp đôi so với mạng LTE thông thường và điều này là một tin vui cho những người dùng thiết bị thông minh thế hệ mới. Chỉ tới tháng 10 năm ngoái, đã có tới cả triệu người đăng ký sử dụng dịch vụ này ở Hàn Quốc. Một điều rất đặc biệt là ở đất nước này, người dùng LTE-Advanced có thể tải một bộ phim 800MB chỉ trong khoảng thời gian chỉ 43 giây. Không sớm thì muộn, làn sóng sử dụng công nghệ này sẽ lan ra khắp thế giới do nhu cầu sử dụng băng thông di động ngày càng tăng cao. Các nhà mạng sẽ phải nâng cấp liên tục để đáp ứng yêu cầu về tốc độ và khối lượng dữ liệu ngày càng cao của người dùng không chỉ là đàm thoại video, xem thể thao trực tuyến nữa mà có thể là khám bệnh trực tiếp từ xa hay mua sắm ảo… Theo dự báo của Cisco System, lưu lượng băng thông di động toàn cầu tăng gấp đôi theo từng năm và sự tăng trưởng theo cấp số nhân này vẫn chưa hề có dấu hiệu ngừng lại.
Hiện tại, các nhà mạng đang cố gắng chạy đua tìm kiếm sự thay thế cho công nghệ LTE ra đời 4 năm trước. Các doanh nghiệp viễn thông lớn toàn cầu như AT&T (Mỹ), Telstra (Úc), NTT Docomo (Nhật) và Telenor Sweden (Thuỵ Điển) đều cho biết họ đang thử nghiệm công nghệ LTE-Avanced và dự kiến có thể đưa ra sử dụng rộng rãi vào năm nay. Theo dự báo của ABI Research, số lượng người dùng sử dụng LTE-Advanced vào năm 2018 sẽ đạt tới 500 triệu, gấp 5 lần số người dùng LTE hiện nay. Các chuyên gia công nghệ cũng nhận định rằng LTE cần phải cải tiến và LTE-Advanced sẽ là chuẩn thống trị trong tương lai gần. Họ cũng coi công nghệ này mới thật sự là 4G do đáp ứng đầy đủ các tiêu chí kỹ thuật mà Liên minh Viễn thông Quốc tế (International Telecommunication Union) đặt ra cho hệ thống mạng không dây thế hệ thứ 4.
Một trong những tiêu chí quan trọng là tốc độ. Về mặt lý thuyết, LTE-Advanced có tốc độ tải xuống đạt tới 3Gbps, tốc độ tải lên 1,5Gbps. Đây là một sự vượt trội tuyệt đối khi so sánh với thông số tải xuống/tải lên của LTE thường là 300Mb/s và 75Mb/s. Không chỉ có tốc độ nhanh hơn, LTE-Advanced cũng bao gồm những giao thức truyền tải mới, hỗ trợ đa ăng-ten cho phép số lượng bit/s truyền tải qua tần phổ mượt mà hơn và kết quả là kết nối ổn định hơn và chi phí dữ liệu sẽ rẻ hơn.
Đúng như tên gọi, LTE-Advanced là phiên bản nâng cấp của LTE và 2 chuẩn này hoàn toàn tương thích với nhau. Các điện thoại sử dụng LTE-Advanced mới vẫn hoạt động tốt với các mạng LTE thông thường và ngược lại. Điều này có lợi cho cả người dùng và nhà mạng. Nhưng tất nhiên là các nhà mạng sẽ không tung ra tất cả các tính năng tiên tiến của LTE-Advanced mới ngay một lúc mà sẽ từng bước đưa ra những gì có lợi nhất cho công ty và khách hàng. Ví dụ, như các công ty viễn thông ở Hàn Quốc hiện mới chỉ áp dụng phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp dành cho người dùng LTE-Advanced ở quốc gia này.
Công nghệ không dây 4G thực sự này có rất nhiều tính năng vượt trội so với công nghệ 4G LTE cũ như nâng cao dung lượng hệ thống và đẩy tốc độ tải xuống lên mức 3Gbps.
Phương thức này tăng số lượng băng thông khả dụng dành cho thiết bị di động bằng cách ghép nối các kênh tần số, hoặc nhà mạng nằm rải rác trong phổ vô tuyến. LTE thông thường có thể cung cấp dữ liệu bằng cách sử dụng các block dữ liệu liền kề của tần số lên đến 20 MHz. Nhưng khi ngày càng nhiều các công ty cung cấp dịch vụ và cùng với nó là số lượng các thiết bị tranh giành tần số viễn thông ngày càng nhiều, những dải rộng lên tới 20Mhz như vậy đang ngày càng khan hiếm. Hầu hết các nhà khai thác đành phải mua các bit và mảnh tần phổ rời rạc, hình thành một sưu tập phân mảnh để phục vụ cho hoạt động của mình. Phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp đã giải quyết vấn đề này. Nó cho phép các nhà khai thác kết hợp các kênh rời rạc, nhỏ bé, phân tán thành "một đường ống rất lớn". Ví dụ, có thể kết hợp hai kênh có độ rộng 10 MHz ở các tần số 800 MHz và 1,8 GHz riêng biệt thành một kênh 20 MHz toàn duy nhất, cơ bản tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu khả dụng cho mỗi người dùng. Đó chính là một trong các ưu điểm của công nghệ mới LTE-Advanced. Hiện tại công nghệ này cho phép các nhà mạng có thể kết hợp tới 5 kênh có độ rộng 20Mhz thành 1 kênh có độ rộng 100Mhz, nhanh hơn 5 lần so với LTE thông thường.
Tiếp theo sự tiên phong đầy ấn tượng của SK Telecom, các doanh nghiệp cung cấp LTE-Advanced mới cũng tập trung vào phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp do tốc độ truy cập mạng cao dễ gây ấn tượng với người dùng hơn. Tuy nhiên đây mới chỉ là một phần nhỏ trong số những ưu điểm mà LTE-Advanced mang lại. Bên cạnh phương thức cung cấp dịch vụ kết hợp kể trên, LTE –Advanced còn có thêm 4 tính năng quan trọng khác so với chuẩn tiền nhiệm. Đầu tiên là tính năng cho phép các thiết bị di động và trạm phát sóng kết nối gửi nhận dữ liệu với nhau thông qua nhiều ăng-ten gọi là MIMO (Multiple Input, Multiple Output). LTE-Advanced cho phép 8 ăng-ten kết nối cùng lúc thay vì 4 như ở LTE thường.
MIMO mang lại 2 tính năng chính. Trong môi trường tín hiệu sóng không ổn định như ở rìa vùng phủ sóng hay trong phương tiện di chuyển tốc độ cao, các ăng-ten thu phát sẽ kết hợp cùng với nhau để tập trung hướng tín hiệu theo một hướng nhất định. Kiểu điều hướng chùm tia này tăng cường độ tín hiệu nhận được lên nhiều lần mà không cần tăng công suất của nguồn phát. Mặt khác, nếu tín hiệu mạnh và độ nhiễu ít như khi người dùng ở gần trạm phát sóng, MIMO sẽ được dùng trong việc tăng tốc độ truyền tải dữ liệu, tăng số lượng kết nối. Kỹ thuật này thực chất là một kiểu ghép kênh không gian, cho phép nhiều luồng dữ liệu cùng tần số đi qua cùng một lúc. Ví dụ một trạm phát sóng với 8 ăng-ten có thể gửi liên tục 8 luồng dữ liệu tới 1 điện thoại có 8 ăng-ten. Và các luồng dữ liệu này được tiếp nhận từ các góc độ khác nhau với cường độ và thời gian khác nhau, sau đó điện thoại mới tổng hợp và tiến hành xử lý phân tích để chọn ra các luồng dữ liệu cần thiết. Do vậy, việc ghép kênh không gian có thể tăng số liệu tương ứng với số ăng-ten có thể kết nối. Như vậy ở trường hợp lý tưởng, 8 ăng-ten sẽ làm tăng tốc dữ liệu lên tới 8 lần.
Một trong những mặt mạnh khác của công nghệ LTE-Advanced là chuyển tiếp, tăng khả năng phủ sóng ở những địa hình phức tạp. Hiện rơ-le chuyển tiếp đã được ứng dụng trong công nghệ không dây từ rất lâu để tăng khả năng khuếch đại tín hiệu ở những nơi như đường hầm hay khu vực hẻo lánh. Song các rơ-le kiểu cũ hay các bộ khuếch đại như đang dùng vẫn tương đối “thô sơ”, chúng chỉ đơn thuần nhận tín hiệu, khuếch đại chúng và truyền tải chúng đi tiếp. Kỹ thuật khuếch đại chuyển tiếp của LTE-Advanced tiên tiến hơn, đầu tiên nó giải mã tín hiệu truyền đi và sau đó chỉ chuyển tiếp các dữ liệu đến các thiết bị di động trong phạm vi của rơ-le khuếch đại mà thôi. Như vậy sẽ làm giảm nhiễu và kết nối được với nhiều người dùng trong phạm vi chuyển tiếp hơn. LTE-Advanced cũng cho phép rơ-le kết nối với trạm phát sóng và thiết bị sử dụng chung một tần phổ và giao thức giống như bản thân trạm phát sóng. Như vậy thì các thiết bị dùng LTE thường cũng kết nối được với bộ chuyển tiếp này.
[video=youtube;QMNS68EGvaw]https://www.youtube.com/watch?v=QMNS68EGvaw[/video]
Một tính năng quan trọng khác của LTE-Advanced là giảm bớt nghẽn mạng được gọi là eICIC (enhanced Inter-cell Interference Coordination). Tính năng này sẽ được sử dụng đối với cái gọi là mạng không đồng nhất bao gồm các trạm phát sóng nhỏ đang được các nhà mạng chú ý phát triển thay cho các trạm phát truyền thống. Các trạm phát dạng này có ưu điểm dễ tăng khả năng truyền tại dữ liệu một cách đa dạng tại các khu đô thị chật chội. Chúng có giá thành rẻ hơn, ít gây khó chịu hơn, dễ lắp đặt vận hành hơn và rất có tiềm năng phát triển, tuy nhiên các nhà mạng cần có giải pháp để chống nghẽn khi cố nhồi nhét ngày càng nhiều dữ liệu vào tần phổ.
Giao thức eICIC được xây dựng trên giao thức ICIC của LTE thường, cho phép giảm nhiễu giữa các trạm phát trong khi vẫn tăng cường tín hiệu được tới các người dùng nằm ở rìa vùng phủ sóng. Nhìn chung, LTE-Advanced giải quyết các rắc rối này bằng cách duy trì được một tín hiệu cường độ mạnh và chịu được độ nhiễu cao. Mặc dù vậy, các trạm phát sóng nhỏ cũng làm cho tình hình phức tạp hơn khi thiết bị di động có thể bị nằm trong vùng phủ sóng của cả trạm phát chính. Khi ấy, giao thức eICIC sẽ tuỳ theo hiện trạng của mạng để tiến hành kết hợp kênh hay phối họp sử dụng các nguồn tần số thời gian khác nhau. Đối với các mạng chỉ sử dụng kênh một tần số, eICIC cung cấp một giải pháp cho phép nhiều người sử dụng liên kết đến các trạm phát sóng nhỏ có khả năng cung cấp dung lượng dữ liệu tốt hơn.
Tính năng quan trọng cuối cùng của công nghệ băng thông rộng LTE-Advanced là giúp cải thiện tín hiệu và tăng tốc độ truyền tải dữ liệu tới tận vùng ven của khu vực phủ sóng, nơi hiếm khi có được tốc độ kết nối tốt. Ở đây, nó sử dụng công nghệ đa phối hợp CoMP (coordinated multipoint). Ví dụ như nó cho phép một thiết bị di động có thể trao đổi dữ liệu với nhiều trạm phát cùng một lúc. Cụ thể hơn là hai trạm gần nhất có thể gửi liên tục cùng một dữ liệu tới thiết bị để đảm bảo thiết bị có được kết nối tốt hơn. Cũng như vậy, thiết bị di động có thể tải dữ liệu lên hai trạm phát cùng một lúc và giảm thiểu sai sót phát sinh. Hoặc thiết bị cũng có thể chọn tải dữ liệu lên một trạm phát nhỏ gần nhất để tiết kiệm năng lượng truyền dẫn trong khi vẫn nhận về dữ liệu tải xuống từ các trạm phát khác.
Sẽ còn mất nhiều năm nữa để các doanh nghiệp viễn thông tận dụng hết các ưu điểm của công nghệ LTE-Advanced. Hiện nay các nhà mạng vẫn chưa triển khai một số tính năng phức tạp hơn của công nghệ này như các dịch vụ thoại và phần mềm “tự tổ chức”. Những tính năng này sẽ cung cấp khả năng thích ứng với các hạ tầng mạng mới cho các trạm phát hoặc tự khôi phục sau sự cố.
Và chắc chắn LTE-Advanced chưa phải là đỉnh cao nhất của công nghệ LTE. Tổ chức quốc tế đứng sau các chuẩn công nghệ mạng này The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) đã công bố kế hoạch về phiên bản kế tiếp vào cuối năm nay. Một số công ty gọi phiên bản tương lai này là LTE-B bất chấp việc 3GPP đã lên tiếng phủ nhận và cho biết chỉ chấp nhận tên gọi LTE-Advanced. Bỏ qua vấn đề tên gọi, chúng ta chỉ chắc chắn rằng biến thể mới này sẽ tiếp tục cung cấp cho các nhà mạng nhiều tuỳ chọn để khai thác triệt để hơn, bao gồm các giao thức cho ăng-ten ba chiều, truyền năng lượng hiệu quả hơn, và giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị di động, cảm biến thông minh và máy móc thiết bị khác. Một công nghệ đột phá như vậy có thể cung cấp năng lực cao gấp 30 lần so với LTE-Advanced và thực sự đáng dể chúng ta chờ đợi.
Nguồn: Spectrum.ieee.org
Chỉnh sửa lần cuối:
)
