WiMax - P.2: WiMax và LTE

WiMax - P.1: Khái quát WiMax

Quản trị mạng – Trong phần trước của loạt bài này, chúng tôi đã giới thiệu cho các bạn về công nghệ không dây 3G hay cũng được gọi là WiMax. Trong phần này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho các bạn về một đối thủ cạnh tranh của nó, đó chính là LTE. LTE được viết tắt cho cụm từ Long Term Evolution và nó được biết đến như 3GPP LTE, ở đây 3GPP được viết tắt cho Generation Partnership Project, một hiệp hội chịu trách nhiệm cho việc phát triển và bảo trì các chuẩn GSM. LTE trước đây vẫn bị hiểu sai là công nghệ 4G, nhưng liệu thực sự có phải vậy? Chúng ta sẽ đi xem xét vấn đề trong bài.

3G hay 4G?

Nhiều người bị nhầm lẫn LTE là công nghệ 3G hay 4G là điều có thể hiểu. Trong phần trước, chúng tôi đã giới thiệu lịch sử của WiMax, bắt đầu xuất hiện từ giữa những năm 90 và nhanh chóng được thừa nhận một cách rộng rãi. Thực tế, trong những năm gần đây vẫn có nhiều người coi WiMax đồng nghĩa với thuật ngữ 3G. Vậy tại sao mọi người lại hiểu sai rằng LTE là công nghệ 4G? LTE được giới thiệu sau WiMax khá lâu (vào năm 2004) và có một số ưu điểm hơn so với WiMax (trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ so sánh chi tiết đến hai chuẩn và hai công nghệ này), điều này đã làm cho hầu hết người dùng thừa nhận điều đó vì LTE mới hơn, có nhiều ưu điểm hơn vì vậy nó hẳn phải là công nghệ thế thệ kế tiếp. Tuy nhiên trong thực tế, LTE không phải là công nghệ 4G vì nó không hội tụ đủ các chuẩn chi tiết kỹ thuật của công nghệ này (các tiêu chuẩn được đặt ra bởi International Telecommunication Union (ITU)). Mặc dù vậy nó có đủ các chuẩn chi tiết kỹ thuật 3G của ITU, đó chính là lý do tại sao chúng tôi coi chúng là công nghệ 3G.

Lịch sử

3GPP được hình thành vào cuối những năm 90 với mục đích phát triển các chi tiết kỹ thuật cho các công nghệ GSM. Từ thời điểm đó, tất cả các chuẩn liên kết với công nghệ GSM đều được phát triển và được duy trì bởi 3GPP. 3GPP giống như tên ngụ ý của nó, đã tạo dựng lên bởi một số các đối tác. Các đối tác này là bản thân các tổ chức chuẩn trên toàn thế giới chịu trách nhiệm cho việc cấp phép và duy trì phạm vi 3GPP, phân phối tài nguyên và thực hiện các vấn đề thủ tục.

Ban đầu, GSM được phát triển như một mạng chuyển mạch, rất tốt cho việc truyền các tín hiệu thoại nhưng rất tồi cho việc truyền tải dữ liệu. Tất cả đã thay đổi với sự xuất hiện của chuẩn General Packet Radio Service (GPRS), hiện được duy trì bởi 3GPP giống như tất cả các chuẩn GSM khác. Chuẩn GPRS cung cấp một phương pháp định tuyến các gói dữ liệu trong mạng GSM và được coi là chuẩn 2.5G.

Khả năng truyền tải dữ liệu của các mạng GSM đã phát triển xa hơn với sự xuất hiện của Enhanced Data Rates for GSM Evolution (viết tắt là EDGE). Được giới thiệu vào năm 2003, EDGE cung cấp mức hiệu suất lớn gấp ba lần hiệu suất của GPRS và bản thân nó là một công nghệ 3G thực thụ, dựa trên các chuẩn chi tiết kỹ thuật 3G của ITU.

Khả năng truyền tải dữ liệu được cải thiện hơn nữa với sự xuất hiện của một chuẩn 3G khác từ 3GPP mang tên High Speed Packet Access (HSPA). Trong khi các mạng EDGE chỉ có thể cung cấp tốc độ dữ liệu đường xuống lên đến 1MB/s (về mặt lý thuyết) thì các mạng HSPA lại có thể cung cấp tốc độ đường xuống lên đến 14MB/s. Chính vì vậy các mạng HSPA có ưu điểm đáng kể về mặt thông lượng hơn so với các mạng EDGE, tuy nhiên trong thực tiễn mọi thứ lại không diễn ra đúng như vậy. Cho ví dụ, đầu năm 2009 Vodafone đã hoàn tất một bài test cho mạng HSPA+, mạng được hứa hẹn cho tốc độ dữ liệu đường xuống lên đến 16MB/s nhưng cuối cùng đã phải thừa nhận rằng hầu hết người dùng chỉ trải nghiệm được tốc độ dữ liệu lên đến khoảng 4MB/s.

HSPA+, được biết đến như Evolved HSPA, một mở rộng của chuẩn HSPA cơ bản và cung cấp một tốc độ dữ liệu đường xuống lý thuyết lên đến 56MB/s. Một khía cạnh khác của HSPA+ là sự xuất hiện của kiến trúc all-IP mang tính tùy chọn. Kiến trúc all-IP là một cách tân trong lĩnh vực truyền thông không dây và rất cần thiết cho LTE. HSPA+ cũng sử dụng công nghệ anten mang tên Multiple Input Multiple Output (MIMO). Giống như kiến trúc all-IP, MIMO là công nghệ được sử dụng trong LTE.

Vì vậy nếu bạn nhìn nhận ở điểm khởi đầu của GSM với tư cách là một mạng chuyển mạch được thiết kế cho các ứng dụng thoại di động và hiện với EDGE, HSPA, và HSPA+, bạn có thể thấy 3GPP phát triển một cách liên tục các chuẩn GSM để trở nên hiệu quả đối với các ứng dụng dữ liệu di động (gồm có cả dữ liệu thoại). Cùng với sự phát triển liên tục và đầy ý nghĩa về tốc độ dữ liệu, 3GPP cũng dần xuất hiện những thay đổi về mặt kiến trúc, đây là những thay đổi được yêu cầu để hội tụ đủ các đối tượng của chúng nhằm tăng tối đa khả năng của công nghệ GSM trong thế hệ thứ ba cũng như bước sang thế hệ thứ tư.

Công nghệ

Như được đề cập từ trước, có hai phát triển chủ yếu trong LTE. Phát triển đầu tiên là kiến trúc all-IP. Điều đó có nghĩa rằng công nghệ mới này đã bỏ lại phía sau những điểm mạnh trước đây trong mạng chuyển mạch của hệ thống GSM. Đây là một yêu cầu khá khó khăn đối với các công ty truyền thông muốn chấp chọn LTE là công nghệ 3G cho mình. Trong khi đó ưu điểm mà các chuẩn 3GPP có là chúng là các nâng cấp đơn giản cho các mạng GSM đang tồn tại, cho phép có được thông lượng lớn hơn và có thể truyền tải nhiều ứng dụng cần nhiều dữ liệu hơn trong mạng. Có thể lấy ví dụ trong lĩnh vực hệ điều hành phần mềm để các bạn có thể dễ hiểu, chúng ta có thể coi EDGE và HSPA là các gói nâng cấp dịch vụ cho Windows XP, còn LTE là một phát hành phiên bản hệ điều hành hoàn chỉnh giống như Windows 7. Còn HSPA+ có thể giống như Vista; công nghệ được ít người quan tâm.

Phát triển thứ hai trong LTE là sử dụng MIMO. Đây là một công nghệ được sử dụng trong WiMax, và có thể một ngày nào đó gần đây mọi kỹ thuật không dây sẽ sử dụng nó để cải thiện tốc độ truyền thông cũng như giảm được hiện tượng xuyên nhiễu (thứ vẫn được coi là trở ngại của phương thức truyền không dây). Về cơ bản, MIMO là một hệ thống truyền tải dữ liệu không dây mà ở đó phía gửi sử dụng nhiều anten để phát đi cùng một dữ liệu hoặc các phần khác nhau của cùng một dữ liệu, còn phía người nhận cũng sử dụng nhiều anten để thu các tín hiệu đó. Thiết lập này có thể được sử dụng để tăng tốc độ dữ liệu thông lượng hoặc nó có thể được sử dụng để giảm ảnh hưởng của nhiễu; thực hiện khi phía gửi phát đi cùng một dữ liệu trên mỗi anten và phía nhận sẽ nhận nhiều bản copy của cùng một dữ liệu để nó có thể so sánh chúng, cách thức này làm cho phía nhận có thể quyết định đâu là tín hiệu ban đầu và đâu là nhiễu.