Tổng quan kiến thức về các thể hệ mạng 1G đến 5G - Thiết kế hệ thống nhúng - Học Viện Kỹ Thuật Mật Mã

lOMoARcPSD|47892172 Bai1 :
+ G là viết tắt của generation(thế hệ)
*Tìm hiểu về mạng 1G
1G là thế hệ đầu tiên của mạng di động viễn thông với kết nối analog, nó chỉ cung cấp
được chức năng nghe gọi cho điện thoại di động.Mạng 1G được giới thiệu lần đầu
tiên vào những năm 80 của thế kỷ trước, nó sử dụng công nghệ truyền nhận thông tin
thông qua tín hiệu analog.Vào năm 1979, mạng di động 1G đầu tiên được triển khai
thương mại tại Nhật Bản bởi nhà mạng Nippon Telegraph and Telephone (NTT).
Trong 5 năm, mạng lưới này đã đáp ứng được nhu cầu của toàn bộ dân số Nhật Bản,
vậy nên ở thời điểm đó, Nhật Bản trở thành quốc gia đầu tiên được phủ sóng 1G trên
toàn bộ lãnh thổ.Vào năm 1981, các nước ở khu vực Bắc Âu như Đan Mạch, Phần
Lan, Na Uy và Thụy Điển đã triển khai mạng 1G với hệ thống NMT, điểm đặc biệt
của NMT là nó có khả năng chuyển vùng.Tiếp đến là các Quốc gia như Mỹ, Anh,
Mexico, Canada đều triển khai mạng di động 1G.
*Tìm hiểu về mạng 2G
- 2G là thế hệ thứ hai của mạng di động, nó được ra mắt vào năm 1992 và được triển
khai thương mại dựa trên tiêu chuẩn GSM ở Phần Lan bởi nhà mạng Radiolinja (hiện
tại là một phần của công ty viễn thông Elisa Oyj).
- Các thế hệ mạng tiếp theo thì tín hiệu mạng đã được chuyển từ Analog sang Digital.
Những nâng cấp đáng giá so với 1G đó là:
+Mạng 2G cho phép người dùng gọi thoại với tín hiệu đã được mã hóa dưới dạng
tín hiệu kỹ thuật số (dạng nhị phân 0 và 1). Vậy nên tính bảo mật thông tin của 2G
được cải thiện hơn rất nhiều so với mạng 1G.
+2G cũng hỗ trợ nhiều người dùng cùng một lúc trên mỗi dải tần hoạt động.
+Hỗ trợ dịch vụ gửi và nhận tin nhắn văn bản SMS.
+Các thiết bị cũng được thiết kế nhỏ đi rất nhiều do tín hiệu mạng đã được chuyển từ Analog sang Digital.
+Tốc độ của dữ liệu của 2G đạt 64 Kbps trong một giây. Rất cao ở thời điểm đó !
- Ở thế hệ mạng 2G này thì chúng ta cũng có thể 2 phiên bản nữa là mạng 2.5G và
mạng 2.75G. Cụ thể thì như sau:
+ Mạng 2.5G (hay còn gọi là GPRS) được ra mắt vào năm 2000, đây là phiên bản
mạng đã được nâng cao chất lượng cuộc gọi, bên cạnh đó, việc kết nối Internet trên
thiết bị di động cũng bắt đầu được hình thành. Tốc độ mạng tối đa của mạng 2.5G là
50 Kbps nên việc truy cập Internet là tương đối khó khăn. lOMoARcPSD|47892172
+Mạng 2.75G (hay còn gọi là EDGE) được ra mắt vào năm 2003, phiên bản này thì
chất lượng mạng đã được cải tiến tốt hơn khá nhiều so với mạng GPRS. Tốc độ mạng
có thể đạt 1Mbps => việc truy cập Internet để đọc báo đã dễ thở hơn rất nhiều
>>>>Ở Việt Nam chúng ta thì Mobifone là nhà mạng di động đầu tiên (nó được chính
thức hoạt động vào ngày 16 tháng 4 năm 1993). Và phủ sóng mạng 2G toàn quốc vào
năm 1998, tuy nhiên, nhà mạng VinaPhone mới là nhà mạng làm được điều này.
* Tìm hiểu về mạng 3G
- 3G là thế hệ thứ ba được giới thiệu bởi nhà mạng NTT Docomo vào năm 2001, và
nó đã được thương mại hóa vào năm 2003, cho phép truyền tải dữ liệu thoại và cả
những dữ liệu khác như email, hình ảnh, âm thanh, video,….
- Nhìn chung, 3G là một sự đột phá với rất nhiều cải tiến mạnh mẽ so với các thế hệ
trước đó. Nó được cải thiện mạnh mẽ nhất là phần băng thông, cũng như tốc độ truyền
dữ liệu so với mạng 2G.Và ở giai đoạn này, Nhật Bản cũng là quốc gia triển khai 3G
sớm nhất và họ cũng đã sớm thay thế toàn bộ mạng 2G thành 3G vào năm 2007, tiếp
đến là các nước ở Châu Âu.
- Tốc độ truyền tải dữ liệu của 3G đạt từ 384 Kbps đến 2 Mbps trong một giây, giúp
người dùng có thể gửi và nhận những email có kích thước lớn hơn với tốc độ nhanh hơn.
- Mạng 3G có tốc độ mạng cao nhất là HSPA+ (trên điện thoại hiển thị là H+), với tốc
độ lên đến 42 Mbps => giúp chúng ta có thể dễ dàng lướt Facebook, Youtube… một cách nhẹ nhàng.
>>>Mạng 3G được phủ sóng ở Việt Nam vào năm 2009 bởi VinaPhone ở 13 tỉnh và thành phố.
*Tìm hiểu về mạng 4G
- 4G là thế hệ thứ tư và nó vẫn đang rất phổ biến ở thời điểm hiện tại (thời điểm năm
2021). Mạng 4G (LTE) được ra mắt vào năm 2013, cho tốc độ truyền tải dữ liệu cực
nhanh, lý tưởng nhất vào khoản 1Gb đến 1,5Gb trong một giây.
- Chúng ta có 2 chuẩn 4G phổ biến gồm LTEA và Giga LTE. Mạng LTEA có tốc độ
truyền tải lên đến 300 Mbps, còn mạng Giga LTE thì cao cấp hơn – nó có tốc độ lên
đến 1.2Gbps . Đặc biệt, 4G LTE được xem là tiêu chuẩn cho các thiết bị công nghệ
hiện tại vì nó cho phép truyền tải dữ liệu với khoảng 12,5Mb khi đang di chuyển và
cao hơn nếu người dùng đứng yên hoặc ít di chuyển.
- 4G cũng là một sự đột phá so với thế hệ mạng 3G, vì giờ đây, các cuộc gọi thoại
video đang trở nên rất phổ biến, điều mà 3G khó có thể làm được. Và rõ ràng rồi,
mạng 4G có thể làm bất cứ thứ gì mà 3G có thể làm được, không những thế, nó còn
làm tốt hơn rất nhiều lần vì tốc độ truyền tải dữ liệu và băng thông luôn được nâng cao sau mỗi thế hệ. lOMoARcPSD|47892172
>>>Việt Nam là nước triển khai mạng 4G khá chậm, đến tận năm 2017 thì chúng ta
mới phủ sóng toàn quốc mạng 4G. Tuy là có hơi chậm một chút nhưng bù lại, tốc độ
mạng ở Việt Nam rất tốt (ở mức 21,49 Mbps), đứng thứ 2 Đông Nam Á, chỉ xếp sau Singapore. *Tìm hiểu mạng 5G
- 5G là thế hệ thứ năm của mạng di động, và nó chỉ mới được phát triển khoảng 1 – 2
năm trở lại đây. Và nó được cho là còn mạnh hơn cả WiFi hiện nay.
- 5G vẫn chưa được phổ cập rộng rãi cho tất cả người dùng, vì ở thời điểm hiện tại,
chưa có nhiều quốc gia phủ sóng mạng 5G, hơn nữa nó có phí khá cao và thiết bị hỗ
trợ vẫn chưa thực sự nhiều.
- Nhưng 5G được xem là một cuộc cách mạng lớn, vì nó hỗ trợ rất tốt cho IoT, VR,
AR,… những công nghệ này đều được xem là chìa khóa để hướng đến tương lại của con người.
>>>Mạng 5G có tốc độ truyền tải dữ liệu lớn gấp 10 lần 4G, có nghĩa là trong điều
kiện lý tưởng, 5G có thể truyền tải dữ liệu lên đến 10Gb trong một giây. So sánh :
1,1G (Mạng thông tin di động 1G):
+ Tốc độ: Khoảng 2.4 kbps (dịch vụ thoại).
+ Công nghệ: Sử dụng tín hiệu analog.
+Chức năng: Cung cấp dịch vụ thoại.
2,2G (Mạng di động 2G):
+Tốc độ: Khoảng 50 kbps.
+Công nghệ: Sử dụng tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog.
+Chức năng: Gọi thoại, SMS, MMS.
3,3G (Mạng di động 3G):
+Tốc độ: Khoảng 2 Mbps (cố định) và 384 kbps (di động).
+Công nghệ: Sử dụng Hệ thống Viễn thông Di động Toàn cầu (UMTS).
+Chức năng: Gửi/nhận email, gọi video. lOMoARcPSD|47892172
4,4G (Mạng di động 4G):
+Tốc độ: Có khả năng cung cấp kết nối Internet rất nhanh và an toàn.
+Công nghệ: Sử dụng chuẩn WiMAX và LTE.
+Chức năng: Hỗ trợ đa phương tiện, tốc độ cao.
5,5G (Mạng di động 5G):
+Tốc độ: Có thể download dữ liệu với tốc độ tối đa khoảng từ 1 tới 10
GB/s với độ trễ chỉ 1 mili giây.
+Công nghệ: Sử dụng tài nguyên phổ tần rộng hơn, có thể hoạt động ở cả băng tần thấp và mmWave.
+Chức năng: Giảm thiểu độ trễ, tốc độ cực nhanh.
Về vấn đề an toàn, các thế hệ mạng di động đều đối mặt với những nguy cơ khác nhau:
1G: Vì công nghệ 1G sử dụng sóng tần số thấp và không có mã hóa mạnh, nên có thể
dễ dàng bị nghi ngờ về vấn đề an toàn thông tin và nguy cơ nghe lén.
2G: Đã cải thiện bằng tín hiệu kỹ thuật số, nhưng vẫn có hạn chế về vấn đề nguy cơ nghe lén và bảo mật
3G: Công nghệ 3G cung cấp mức độ bảo mật tốt hơn so với 2G, bao gồm mã hóa tốt
hơn và khả năng xác thực người dùng. Tuy nhiên, vẫn có nguy cơ về việc xâm nhập
vào hệ thống và tấn công từ xa.
4G: Công nghệ 4G cung cấp mức độ bảo mật cao hơn so với các công nghệ trước đó,
bao gồm mã hóa mạnh hơn và khả năng xác thực người dùng. Tuy nhiên, vẫn có nguy
cơ về các cuộc tấn công từ xa và bảo mật thông tin.
5G : Tốc độ siêu nhanh nhưng cần giải quyết về vấn để riêng tư , và các vấn đề liên quan đến bảo mật Bai2 : 2.1 WPAN IEEE 802.15:
WPAN (Wireless Personal Area Network) là mạng không dây khu vực cá nhân, và
IEEE 802.15 là tiêu chuẩn quy định các thông số kỹ thuật cho việc truyền thông
không dây trong WPAN. WPAN tập trung vào việc kết nối các thiết bị trong phạm vi
gần nhau, thường chỉ trong khoảng cách vài mét đến vài chục mét. Các thiết bị trong lOMoARcPSD|47892172
WPAN có thể là điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy tính bảng, hoặc các thiết bị cảm biến. 2.2 WMAN IEEE 802.16:
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) là mạng không dây khu vực đô thị,
và IEEE 802.16 là tiêu chuẩn định nghĩa các thông số kỹ thuật cho việc truyền thông
không dây trong WMAN. WMAN được sử dụng để cung cấp kết nối mạng không
dây cho các khu vực đô thị lớn, bao gồm cả khu vực nông thôn và ngoại ô. Công
nghệ WMAN, đặc biệt là WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave
Access), là một trong những công nghệ chủ đạo được sử dụng trong WMAN. 2.3 WMAN IEEE 802.20:
WMAN 802.20 là một tiêu chuẩn đề xuất của IEEE cho mạng không dây khu vực đô
thị. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này chưa được triển khai rộng rãi và có sự cạnh tranh với
WiMAX (IEEE 802.16). Mục tiêu của WMAN 802.20 là cung cấp kết nối không dây
di động với tốc độ cao và phạm vi rộng trong các khu vực đô thị. 2.4 MIH IEEE 802.21:
MIH (Media Independent Handover) là tiêu chuẩn IEEE 802.21, nó quy định các
giao thức và quy trình để hỗ trợ việc chuyển đổi mượt mà giữa các mạng không dây
khác nhau. MIH cho phép thiết bị di động tự động chuyển đổi kết nối giữa các mạng,
chẳng hạn như từ Wi-Fi sang 3G hoặc WiMAX, mà không gây gián đoạn trong dịch vụ. 2.5 WRAN IEEE 802.22:
WRAN (Wireless Regional Area Network) là mạng không dây khu vực vùng miền,
và IEEE 802.22 là tiêu chuẩn định nghĩa các thông số kỹ thuật cho việc truyền thông
không dây trong WRAN. WRAN được sử dụng để cung cấp kết nối mạng không dây
trong các khu vực vùng miền, đặc biệt là các khu vực nông thôn, nơi việc triển khai
hạ tầng mạng dây truyền thống khó khăn. Công nghệ chính trong WRAN là TV
White Space, sử dụng các kênh trống sót trong băng tần truyền hình truyền thống để truyền thông không dây. Bai3: 1. Marco Mobility:
- Định nghĩa: Marco Mobility là một khái niệm trong mạng di động, nó đề cập
đến khả năng di chuyển của một mạng nguyên thủy (underlying network) từ một
vị trí đến vị trí khác mà không làm thay đổi cấu trúc mạng.
- Đặc điểm: Marco Mobility tập trung vào việc di chuyển mạng nguyên thủy mà
không ảnh hưởng đến các địa chỉ IP hoặc cấu trúc mạng. Nó đảm bảo tính liên tục của
dịch vụ trong quá trình di chuyển, giúp duy trì kết nối mạng và truyền thông dữ liệu một cách liền mạch. 2. Micro Mobility: lOMoARcPSD|47892172
- Định nghĩa: Micro Mobility là khái niệm trong mạng di động, nó liên quan đến
việc quản lý di chuyển của các thiết bị di động trong một phạm vi nhỏ hơn, như một mạng cục bộ.
- Đặc điểm: Micro Mobility tập trung vào việc quản lý di chuyển trong phạm vi
cục bộ, thường là trong một mạng LAN hoặc mạng WLAN. Nó giúp đảm bảo
rằng các thiết bị di động có thể di chuyển trong cùng một mạng vùng cục bộ mà
không làm mất kết nối hoặc gây gián đoạn đến truyền thông.
3. Personal Mobility and SIP:
- Định nghĩa: Personal Mobility là khái niệm trong mạng di động, nó ám chỉ khả
năng di chuyển của người dùng và thiết bị của họ trong mạng. SIP (Session
Initiation Protocol) là một giao thức phổ biến được sử dụng để thiết lập và quản lý
các cuộc gọi và phiên truyền thông trên mạng IP.
- Đặc điểm: Personal Mobility and SIP kết hợp khả năng di chuyển của người
dùng và thiết bị với việc sử dụng giao thức SIP để duy trì cuộc gọi và truyền thông
trong quá trình di chuyển. Điều này cho phép người dùng giữ kết nối và tiếp tục
truyền thông mà không bị gián đoạn khi di chuyển qua các mạng và vùng phủ mạng khác nhau.
4. Identity-based Mobility:
- Định nghĩa: Identity-based Mobility là một phương pháp trong mạng di động,
nó tập trung vào việc xác định và quản lý di chuyển dựa trên danh tính của người
dùng hoặc thiết bị di động.
- Đặc điểm: Identity-based Mobility sử dụng thông tin danh tính để theo dõi và
quản lý di chuyển của người dùng hoặc thiết bị. Thông qua việc xác thực và ủy
quyền, nó cho phép di chuyển mạng một cách an toàn và bảo mật, đồng thời duy
trì liên tục của dịch vụ.
5. NEMO và MANET network:
- Định nghĩa: NEMO (Network Mobility) và MANET (Mobile Ad-Hoc
Network) đều là các khái niệm trong mạng di động.
- Đặc điểm: NEMO tập trung vào khả năng di chuyển của mạng một cách tổng
thể, cho phép mạng di động di chuyển từ một vị trí đến vị trí khác màỞ Việt Nam,
công nghệ WiMAX (IEEE 802.16) đã được triển khai và sử dụng trong mạng
không dây khu vực đô thị (WMAN). Tuy nhiên, việc sử dụng các công nghệ khác
như Marco Mobility, Micro Mobility, Personal Mobility and SIP, Identity-based
Mobility, NEMO (Network Mobility), và MANET (Mobile Ad-Hoc Network)
trong ngữ cảnh của mạng di động ở Việt Nam sẽ phụ thuộc vào các dự án và triển
khai cụ thể của các nhà cung cấp dịch vụ và tổ chức tại quốc gia này. lOMoARcPSD|47892172
Document Outline

• *Tìm hiểu về mạng 1G
• *Tìm hiểu về mạng 2G
• * Tìm hiểu về mạng 3G
• *Tìm hiểu về mạng 4G
• *Tìm hiểu mạng 5G
  • 1,1G (Mạng thông tin di động 1G):
  • 2,2G (Mạng di động 2G):
  • 3,3G (Mạng di động 3G):
  • 4,4G (Mạng di động 4G):
  • 5,5G (Mạng di động 5G):
  • Về vấn đề an toàn, các thế hệ mạng di động đều đối
  • 2.2WMAN IEEE 802.16:
  • 2.3WMAN IEEE 802.20:
  • 2.4MIH IEEE 802.21:
  • 2.5WRAN IEEE 802.22:
  • 2.Micro Mobility:
  • 3.Personal Mobility and SIP:
  • 4.Identity-based Mobility:
  • 5.NEMO và MANET network: