minhbao171
Pearl
Ngày 22/2/2022, nhà mạng AT&T thông báo hãng đã có lịch trình tắt mạng di động 3G. T-Mobile cũng lên kế hoạch tắt mạng 3G từ ngày 1/7/2022 và Verizon cũng có kế hoạch tương tự vào ngày 31/12/2022.
Ảnh: Saurabhkumar Singh/Pixabay
Hiện tại, phần lớn thuê bao di động đang sử dụng dịch vụ 4G/LTE và đang bắt đầu chuyển sang mạng 5G. Nhưng vẫn có khoảng 10 triệu thuê bao tại Mỹ đang sử dụng dịch vụ 3G. Hơn nữa, tính năng kết nối mạng di động trên một số thiết bị đời cũ, như Kindles, iPad và Chromebooks, chỉ mới hỗ trợ 3G. Tương tự, một số hệ thống kết nối internet gia đình cũ, như hệ thống chống trộm, định vị xe, hệ thống giải trí và các tấm pin năng lượng mặt trời cũng chỉ hỗ trợ kết nối 3G. Khách hàng sẽ cần phải nâng cấp hoặc thay thế những hệ thống đã lỗi thời này.
Vậy vì sao các nhà cung cấp mạng di động lại tắt mạng 3G của mình? Phó giáo sư, tiến sĩ Mai Vu, chuyên ngành Kỹ thuật Điện và Máy tính tại Đại học Tufts, sẽ giúp chúng ta giải đáp câu hỏi trên. Đầu tiên là về sự khác nhau giữa công nghệ 3G và các công nghệ tiên tiến hơn, như 4G/LTE và 5G.
Hãy tưởng tượng bạn đang trong một chuyến đi chơi cùng xa đình. Vợ bạn đang kiểm tra lại những hoạt động cả gia đình sẽ tham gia tại điểm đến, con gái thì nghe nhạc và tám chuyện với bạn trên điện thoại, còn đứa con trai thì đang chơi game online. Tất cả những cuộc trò chuyện và luồng dữ liệu đó được truyền đồng thời thông qua mạng dữ liệu di động. Bạn có bao giờ thắc mắc hệ thống mạng di động đã xử lý tất cả những hoạt động đó cùng một lúc, từ cùng một chiếc xe như thế nào chưa?
Ảnh: The Good Brigade/DigitalVision/Getty Images
Tuy nhiên, số lượng bút màu là có hạn, vậy nếu bạn muốn gửi tin nhắn cho nhiều người hơn số bút màu, bạn bắt đầu pha trộn màu. Giờ thì mỗi khi một người bạn đeo cặp kính đặc biệt lên, họ sẽ thấy một chút tin nhắn của người khác. Họ sẽ không thấy đủ để đọc toàn bộ tin nhắn của người khác, nhưng sự chồng chéo sẽ khiến họ khó đọc tin nhắn dành cho họ hơn.
Công nghệ đa truy cập được sử dụng trong mạng di động 3G là đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access – CDMA). Công nghệ này được phát minh bởi người sáng lập Qualcomm Irwin M. Jacobs cùng các kỹ sư điện tử lỗi lạc khác. Công nghệ này dựa trên khái niệm trải phổ, một ý tưởng có từ đầu thế kỷ 20. Các tài liệu từ năm 1991 của Jacob cho thấy CDMA có thể tăng lưu lượng truy cập di động gấp nhiều lần những hệ thống cùng thời khác.
Ảnh: George Frey/AFP/Getty Images
CDMA cho phép tất cả người dùng di động gửi và nhận tín hiệu mọi thời điểm và trên mọi dải tần. Vậy nếu có 100 người dùng thực hiện cuộc gọi hoặc truy cập mạng đồng thời, 100 luồng tín hiệu đó sẽ trùng lặp lên nhau trên toàn bộ phổ di động trong suốt thời gian liên lạc.
Tín hiệu trùng lặp sẽ gây nhiễu. CDMA giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cho mỗi người dùng một mã riêng biệt: một đoạn mã được dùng để khôi phục tín hiệu của mỗi người dùng. Mã này tương ứng với những cây bút màu ở trên. Nếu có quá nhiều người dùng cùng lúc trên hệ thống, các đoạn mã sẽ bị trùng lặp. Tình huống này sẽ dẫn đến nhiễu sóng và tình trạng sẽ càng tệ hơn khi lượng người dùng càng tăng.
Ngoài ra còn có thể phân chia truy nhập theo tần số. Mỗi kết nối được chia cho một tần số riêng trong phổ di động và kết nối được duy trì liên tục trong suốt thời gian đó. Công nghệ phân chia theo tần số được gọi là đa truy cập phân chia theo tần số (Frequency Division Multiple Access – FDMA).
Quay trở lại ví dụ về tờ giấy và cây bút màu, công nghệ FDMA và TDMA tương tự việc bạn cắt nhỏ tờ giấy thành 100 mảnh và mỗi mảnh giấy là một tin nhắn riêng cho một người. Ví dụ như FDMA sẽ chia tờ giấy theo chiều dài, còn TDMA chia tờ giấy theo chiều dọc chẳng hạn. Khi chia tờ giấy thành những mảnh nhỏ, tất cả tin nhắn đều được gửi đi hoàn toàn tách biệt.
Mạng 4G/LTE và mạng 5G sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – OFDMA), là sự kết hợp giữa FDMA và TDMA với hiệu năng cao hơn. Trong ví dụ tờ giấy, OFDMA giống như chia nhỏ tờ giấy theo cả chiều ngang và chiều dọc thành nhiều hình vuông nhỏ và gán cho mỗi người dùng một tập hợp các ô vuông khác nhau tuỳ vào nhu cầu dữ liệu của họ.
Thiết bị đầu cuối và trạm phát sóng 3G hoạt động trên hệ thống băng thông rộng, đồng nghĩa với việc chúng sử dụng toàn bộ phổ di động. 4G/LTE và 5G hoạt động trên băng thông hẹp hoặc hệ thống đa sóng mang (multi-carrier system), chúng chỉ sử dụng một phần trong phổ di động. Hai hệ thống này cần bộ thiết bị hoàn toàn khác nhau, từ ăng-ten trên cột sóng cho đến linh kiện trong chiếc điện thoại của bạn.
Vậy nên, nếu bạn sử dụng điện thoại 3G, nó sẽ không thể kết nối với trạm phát sóng 4G/LTE hay 5G. Trong một thời gian dài, các nhà cung cấp dịch vụ vẫn tiếp tục duy trì mạng 3G trong khi triển khai những trạm phát sóng với các thiết bị hoàn toàn mới cho dịch vụ 4G/LTE và 5G. Và bạn biết đấy, hãy nghĩ xem chi phí để vận hành đồng thời hai hệ thống mạng độc lập nhưng lại có cùng một mục đích. Kết quả tất yếu là một cái phải nói lời tạm biệt. Và đến nay, khi các nhà mạng đã bắt đầu triển khai những hệ thống 5G đầu tiên, thì cũng đã đến hồi kết cho mạng 3G.
Theo The Conversation
Hiện tại, phần lớn thuê bao di động đang sử dụng dịch vụ 4G/LTE và đang bắt đầu chuyển sang mạng 5G. Nhưng vẫn có khoảng 10 triệu thuê bao tại Mỹ đang sử dụng dịch vụ 3G. Hơn nữa, tính năng kết nối mạng di động trên một số thiết bị đời cũ, như Kindles, iPad và Chromebooks, chỉ mới hỗ trợ 3G. Tương tự, một số hệ thống kết nối internet gia đình cũ, như hệ thống chống trộm, định vị xe, hệ thống giải trí và các tấm pin năng lượng mặt trời cũng chỉ hỗ trợ kết nối 3G. Khách hàng sẽ cần phải nâng cấp hoặc thay thế những hệ thống đã lỗi thời này.
Vậy vì sao các nhà cung cấp mạng di động lại tắt mạng 3G của mình? Phó giáo sư, tiến sĩ Mai Vu, chuyên ngành Kỹ thuật Điện và Máy tính tại Đại học Tufts, sẽ giúp chúng ta giải đáp câu hỏi trên. Đầu tiên là về sự khác nhau giữa công nghệ 3G và các công nghệ tiên tiến hơn, như 4G/LTE và 5G.
Hãy tưởng tượng bạn đang trong một chuyến đi chơi cùng xa đình. Vợ bạn đang kiểm tra lại những hoạt động cả gia đình sẽ tham gia tại điểm đến, con gái thì nghe nhạc và tám chuyện với bạn trên điện thoại, còn đứa con trai thì đang chơi game online. Tất cả những cuộc trò chuyện và luồng dữ liệu đó được truyền đồng thời thông qua mạng dữ liệu di động. Bạn có bao giờ thắc mắc hệ thống mạng di động đã xử lý tất cả những hoạt động đó cùng một lúc, từ cùng một chiếc xe như thế nào chưa?
Gửi đồng thời tất cả tin nhắn
Câu trả lời là một thuật ngữ kỹ thuật gọi là đa truy cập (multiple access). Hình dung bạn có một tờ giấy để viết tin nhắn cho 100 người bạn khác nhau, mỗi người là một tin nhắn riêng biệt. Công nghệ đa truy cập được sử dụng trên mạng 3G giống như bạn viết toàn bộ 100 tin nhắn trên cùng một tờ giấy, tin nhắn này sẽ chồng lên tin nhắn kia. Nhưng bạn sử dụng một bộ bút với nhiều màu sắc khác nhau cho phép bạn viết mỗi tin nhắn với một màu sắc riêng, và mỗi người bạn của bạn có một cặp kính đặc biệt chỉ nhìn được màu sắc của tin nhắn dành cho người đó.Tuy nhiên, số lượng bút màu là có hạn, vậy nếu bạn muốn gửi tin nhắn cho nhiều người hơn số bút màu, bạn bắt đầu pha trộn màu. Giờ thì mỗi khi một người bạn đeo cặp kính đặc biệt lên, họ sẽ thấy một chút tin nhắn của người khác. Họ sẽ không thấy đủ để đọc toàn bộ tin nhắn của người khác, nhưng sự chồng chéo sẽ khiến họ khó đọc tin nhắn dành cho họ hơn.
Công nghệ đa truy cập được sử dụng trong mạng di động 3G là đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access – CDMA). Công nghệ này được phát minh bởi người sáng lập Qualcomm Irwin M. Jacobs cùng các kỹ sư điện tử lỗi lạc khác. Công nghệ này dựa trên khái niệm trải phổ, một ý tưởng có từ đầu thế kỷ 20. Các tài liệu từ năm 1991 của Jacob cho thấy CDMA có thể tăng lưu lượng truy cập di động gấp nhiều lần những hệ thống cùng thời khác.
CDMA cho phép tất cả người dùng di động gửi và nhận tín hiệu mọi thời điểm và trên mọi dải tần. Vậy nếu có 100 người dùng thực hiện cuộc gọi hoặc truy cập mạng đồng thời, 100 luồng tín hiệu đó sẽ trùng lặp lên nhau trên toàn bộ phổ di động trong suốt thời gian liên lạc.
Tín hiệu trùng lặp sẽ gây nhiễu. CDMA giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cho mỗi người dùng một mã riêng biệt: một đoạn mã được dùng để khôi phục tín hiệu của mỗi người dùng. Mã này tương ứng với những cây bút màu ở trên. Nếu có quá nhiều người dùng cùng lúc trên hệ thống, các đoạn mã sẽ bị trùng lặp. Tình huống này sẽ dẫn đến nhiễu sóng và tình trạng sẽ càng tệ hơn khi lượng người dùng càng tăng.
Chia theo thời gian và phổ tần
Thay vì cho phép tất cả người dùng sử dụng toàn bộ phổ di động cùng lúc, những công nghệ đa truy cập khác chia lượng truy cập ra theo thời gian và tần số. Sự phân chia theo thời gian sẽ tạo ra các khe thời gian (time slot). Mỗi kết nối có thể kéo dài trên nhiều khe thời gian trải dài theo thời gian. Tuy nhiên, mỗi khe thời gian rất ngắn, chỉ vài mili-giây, ngắn đến mức người dùng không thể nhận thấy sự gián đoạn từ việc thay đổi khe thời gian. Kết quả là cuộc hội thoại vẫn được duy trì liên tục. Công nghệ này được gọi là đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access – TDMA).Ngoài ra còn có thể phân chia truy nhập theo tần số. Mỗi kết nối được chia cho một tần số riêng trong phổ di động và kết nối được duy trì liên tục trong suốt thời gian đó. Công nghệ phân chia theo tần số được gọi là đa truy cập phân chia theo tần số (Frequency Division Multiple Access – FDMA).
Quay trở lại ví dụ về tờ giấy và cây bút màu, công nghệ FDMA và TDMA tương tự việc bạn cắt nhỏ tờ giấy thành 100 mảnh và mỗi mảnh giấy là một tin nhắn riêng cho một người. Ví dụ như FDMA sẽ chia tờ giấy theo chiều dài, còn TDMA chia tờ giấy theo chiều dọc chẳng hạn. Khi chia tờ giấy thành những mảnh nhỏ, tất cả tin nhắn đều được gửi đi hoàn toàn tách biệt.
Mạng 4G/LTE và mạng 5G sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiple Access – OFDMA), là sự kết hợp giữa FDMA và TDMA với hiệu năng cao hơn. Trong ví dụ tờ giấy, OFDMA giống như chia nhỏ tờ giấy theo cả chiều ngang và chiều dọc thành nhiều hình vuông nhỏ và gán cho mỗi người dùng một tập hợp các ô vuông khác nhau tuỳ vào nhu cầu dữ liệu của họ.
Đoạn kết của mạng 3G
Như vậy, bạn đã cơ bản hiểu được về sự khác nhau giữa mạng di động 3G và mạng 4G/LTE, 5G. Có thể bạn vẫn chưa nhận ra vì sao cần phải tắt mạng 3G. Thật ra đó là vì sự khác biệt trong công nghệ đa truy cập nên hai thế hệ mạng di động sử dụng thiết bị và thuật toán hoàn toàn khác nhau.Thiết bị đầu cuối và trạm phát sóng 3G hoạt động trên hệ thống băng thông rộng, đồng nghĩa với việc chúng sử dụng toàn bộ phổ di động. 4G/LTE và 5G hoạt động trên băng thông hẹp hoặc hệ thống đa sóng mang (multi-carrier system), chúng chỉ sử dụng một phần trong phổ di động. Hai hệ thống này cần bộ thiết bị hoàn toàn khác nhau, từ ăng-ten trên cột sóng cho đến linh kiện trong chiếc điện thoại của bạn.
Vậy nên, nếu bạn sử dụng điện thoại 3G, nó sẽ không thể kết nối với trạm phát sóng 4G/LTE hay 5G. Trong một thời gian dài, các nhà cung cấp dịch vụ vẫn tiếp tục duy trì mạng 3G trong khi triển khai những trạm phát sóng với các thiết bị hoàn toàn mới cho dịch vụ 4G/LTE và 5G. Và bạn biết đấy, hãy nghĩ xem chi phí để vận hành đồng thời hai hệ thống mạng độc lập nhưng lại có cùng một mục đích. Kết quả tất yếu là một cái phải nói lời tạm biệt. Và đến nay, khi các nhà mạng đã bắt đầu triển khai những hệ thống 5G đầu tiên, thì cũng đã đến hồi kết cho mạng 3G.
Theo The Conversation
