1. Lời nói đầu
Bài viết này không nhằm mục đích cũng cấp cho người đọc những thông số kỹ thuật hoặc những thông tin khô khan về con số, ngày tháng, con người. Nó chỉ nhằm giúp cho người đọc hiểu một cách đơn giản nhất về thông tin di động.
2. Sóng điện từ
Thông tin di động được thực hiện dựa trên cơ sở thông tin vô tuyến (không dây). Điều này thật dễ hiểu vì nếu sử dụng thông tin hữu tuyến (có dây) thì thật tốn tiền mua dây khi chúng ta chạy lăng quăng khắp nơi mà vẫn cần liên lạc với nhau.
Sóng điện từ tồn tại khắp nơi quanh chúng ta mặc dù các giác quan của người bình thường không cảm nhận được. Có thể kể ra đây các loại sóng truyền thanh, sóng truyền hình, sóng bộ đàm và tất nhiên là sóng điện thoại di động.
Sóng điện từ có dạng hình sin. Nó có hai thông số cơ bản là tần số, quyết định độ dài ngắn và biên độ, quyết định độ mạnh yếu.
Sóng điện từ cũng có các đặc tính cơ bản của sóng nói chung là có tính lan truyền, bị phản xạ, khúc xạ, tán xạ, có tính xuyên thấu và bị hấp thụ. Để tiện hình dung, chúng ta hãy lấy ánh sáng, cũng là một loại sóng, làm ví dụ. Nếu ánh sáng không lan truyền, thì đơn giản là chúng ta không cần một bộ phận quan trọng là mắt. Khi soi gương, bạn không thể thấy mình trong gương nếu ánh sáng không đi từ cơ thể bạn tới gương và bị phản xạ tới mắt bạn. Khi để một chiếc đũa vào chậu nước rửa bát, ta thấy hình như đũa bị gãy. Đó là vì khi ánh sáng đi từ môi trường không khí sang môi trường nước và ngược lại đã bị thay đổi hướng đi. Đây là hiện tượng khúc xạ. Tán xạ thì chẳng có ví dụ nào tốt hơn cầu vồng, một tia sáng mầu trắng đã bị tán xạ thành rất nhiều tia sáng xanh đỏ tím vàng. Ánh sáng giỏi hơn chúng ta là có thể đi xuyên qua kính cửa vì nó có tính xuyên thấu. Các đồ vật có mầu sắc khác nhau vì chúng hấp thụ các phần khác nhau của ánh sáng.
3. Thu phát sóng điện từ
Việc liên lạc vô tuyến dựa trên việc thu phát sóng điện từ. Muốn thu thì phải có máy thu, muốn phát thì phải có máy phát, còn muốn thu phát thì phải có máy cả thu lẫn phát. Thật là đơn giản. Nhưng thông tin được thu phát như thế nào? Quá dễ, người ta cho cấy thông tin theo một cách nào đó lên một sóng điện từ (gọi là sóng mang) và cho máy phát phát đi. Đến máy thu, nhiệm vụ của máy thu là tách các thông tin ra khỏi sóng mang. Như vậy sóng điện từ giống như một con lừa và thông tin là hàng hoá chất trên lưng. Ông máy phát chất hàng hoá lên lưng lừa và ông máy thu dỡ hàng hoá xuống. Để phân biệt thông tin của người này với người khác, người ta chia sóng mang thành các kênh riêng biệt bằng cách điều chỉnh tần số hoặc thời gian.
4. Mạng thông tin di động
Máy điện thoại di động (ĐTDD) chính là một máy thu phát sóng điện từ. Trước đây, người ta sử dụng một trạm thu phát gốc (BS: Base Station) chung cho tất cả các máy điện thoại di động. Vì vậy công suất của máy điện thoại phải lớn và số kênh (tương ứng với số cuộc gọi) bị giới hạn vì tần số sóng mang bị giới hạn. Để khắc phục điều này, mạng tế bào đã được phát minh.
Mạng tế bào (Cellular system) có cấu trúc giống như tổ ong, các ô (Cell) của nó sử dụng 1 số kênh nhất định. Các ô sát nhau sử dụng các kênh khác nhau, còn các ô cách nhau có thể chung kênh. Do đó số kênh có thể được tăng lên đáng kể. Mỗi ô có chứa một BS riêng và bao phủ một vùng tương đối nhỏ. Các BS giao tiếp với nhau thông qua các gọi là Trung tâm chuyển mạch hay Tổng đài (TĐ). Vì vậy ĐTDD có thể sử dụng công suất thấp vẫn có thể liên lạc được trên phạm vi rộng.
<!--[if !supportLists]-->· Cell BKênh 9-16<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell CKênh 17-24<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell DKênh 1-8<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell EKênh 17-24<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell AKênh 1-8<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell FKênh 9-16<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Cell GKênh 9-16 <!--[endif]-->
Tuy vậy nhu cầu của con người là không có giới hạn, họ muốn số kênh phải tăng lên nữa để phục vụ đông đảo người dùng hơn. Vì vậy họ phát minh ra việc thu phát sóng điện từ bằng kỹ thuật số (Digital) thay cho kỹ thuật tương tự (Analog). Trong kỹ thuật tương tự, thông tin được đưa từ máy thu đến máy phát mà không được nén trong khi kỹ thuật số cho phép nén thông tin, vì vậy làm tăng lượng thông tin chuyển tải trong cùng một thời gian so với kỹ thuật tương tự.
5. Kỹ thuật thâm nhập tế bào
Có 3 kỹ thuật cho phép nhiều người sử dụng cùng thâm nhập trong vùng bao phủ của một BS (MA: Multi Access). Đó là:
<!--[if !supportLists]-->· FDMA (Frequency Division MA): phân chia theo tần số. Mỗi một cuộc gọi được thu phát trên 1 tần số riêng. Kỹ thuật này chủ yếu sử dụng cho truyền phát tín hiệu tương tự.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· TDMA (Time Division MA): phân chia theo thời gian. Mỗi một cuộc gọi được phát trên tần số chung nhưng theo các khoảng thời gian khác nhau. Khoảng thời gian này đủ bé để người sử dụng không thấy có sự rời rạc khi nghe người khác nói. Kỹ thuật này có thể được mã hoá để tăng tính bảo mật.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· CDMA (Code Division MA): phân chia theo mã. Mỗi một cuộc gọi được phát trên tần số chung nhưng theo các khoá mã khác nhau. CDMA có thể thực hiện nhiều cuộc gọi cùng trong một kênh với mỗi cuộc gọi được xác định bởi 1 chuỗi mã xác định. Vì vậy dung lượng cuộc gọi trong một ô được tăng lên đáng kể. <!--[endif]-->
6. Mạng GSM
Mạng GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống mạng tế bào sử dụng kỹ thuật TDMA. Nhờ vậy nó có nhiều tính năng ưu việt.
<!--[if !supportLists]-->· Chuyển vùng quốc tế: nhờ vào các tiêu chuẩn quốc tế, có thể thực hiện cuộc gọi ở bất kỳ nước nào có mạng GSM.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Tính bảo mật: Các cuộc gọi sử dụng kỹ thuật tương tự rất dễ bị nghe lén nếu người nào đó có bộ thu cùng tần số với 2 người đang liên lạc. Với kỹ thuật số, làm được việc này rất khó.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Chất lượng cuộc gọi tốt hơn: kỹ thuật số làm giảm nhiễu, tránh rớt cuộc gọi khi người dùng chuyển từ ô này sang ô khác, có thể sửa lỗi và tái tạo thông tin bị mất.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Hiệu suất cao: cho phép nhiều người sử dụng hơn hệ thống tương tự.<!--[endif]-->
7. Điện thoại di động
ĐTDĐ thực chất là một máy tính nhỏ có gắn thêm bộ thu phát sóng điện từ và micro, loa. Bộ thu phát sóng này có thể thực hiện thu và phát đồng thời (song công). Máy tính trong điện thoại dùng để điều khiển tất các các nhiệm vụ được người sử dụng ra lệnh thông qua bàn phím, giọng nói và các lệnh do TĐ gửi tới thông qua bộ thu.
8. Giao tiếp giữa ĐTDĐ và mạng
Mỗi một điện thoại có một mã nhận dạng riêng để nhận dạng cuộc gọi, chủ cuộc gọi và nhà cung cấp dịch vụ. Các bước giao tiếp được thực hiện nôm na như sau:
<!--[if !supportLists]-->· Khi được bật, ĐTDĐ sẽ tìm kiếm một tín hiệu đặc biệt do BS phát ra. Nếu không thấy có tín hiệu nào, nó sẽ báo “No Service” hoặc một thông báo tương tự trên màn hình.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Nếu bắt được tín hiệu này, ĐTDĐ sẽ xem xem tín hiệu này có phù hợp với mình không (VD là Vinaphone hay Mobiphone). Nếu không phù hợp thì nó vẫn chỉ báo “No Service”. Nếu phù hợp, nó sẽ tiến hành trao đổi thông tin với BS để đăng ký với TĐ để TĐ biết vị trí của nó ở đâu. Tổng đài sẽ ghi lại thông tin.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Khi thực hiện cuộc gọi, ĐTDĐ yêu cầu BS báo TĐ cấp cho nó 1 kênh. Nếu còn kênh trống thì TĐ sẽ cấp và nhận nhiệm vụ tìm kiếm ĐTDĐ được gọi trong dữ liệu lưu trữ. Khi tìm thấy ĐTDĐ được gọi, TĐ yêu cầu BS cấp kênh và báo cho ĐTDD được gọi biết. Nếu hết kênh hoặc ông này đang thực hiện cuộc gọi khác thì TĐ sẽ báo lại cho ĐTDD gọi đi biết là người được gọi đang bận. Nếu không nó tiến hành kết nối.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Nếu ĐTDĐ ra xa BS, BS sẽ báo là mức tín hiệu đang giảm dần. Trong khi đó sẽ có 1 BS khác nhận được mức tín hiệu lớn dần. Hai ông này nói chuyện với nhau thông qua TĐ để chuyển giao nhiệm vụ phục vụ chiếc ĐTDĐ đang lang thang này.<!--[endif]-->
9. Các lỗi có thể xảy ra với việc giao tiếp giữa ĐTDĐ và mạng
<!--[if !supportLists]-->· Tất nhiên ai cũng rõ là nếu ĐTDĐ hỏng hoặc mạng bị lỗi thì sẽ xảy ra lỗi. Nhưng còn có một số nguyên nhân khác. Chúng ta hãy loại trừ việc lỗi do ĐTDD và mạng để tìm hiểu các nguyên nhân này.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Các lỗi về giao tiếp giữa ĐTDD và mạng được gọi đơn giản là lỗi sóng. Có các dạng cơ bản là mất sóng, sóng kém và rớt sóng.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Mạng tế bào theo lý thuyết là một cái tổ ong rất đẹp nhưng trong thực tế không hoàn toàn như vậy. Có 2 phương pháp phát sóng của BS là vô hướng và định hướng. Nếu phát vô hướng, vùng phủ sóng sẽ có dạng hình tròn. Nếu phát định hướng, vùng phủ sóng sẽ có dạng hình quạt. Cả 2 hình này xếp kiểu gì cũng khó mà thành hình lục giác đều được. Thêm vào đó, sóng phát ra còn bị ảnh hưởng bởi các công trình xây dựng, điện từ trường của nhiều nguồn khác nên vùng phủ sóng thực tế của 1 BS bị méo mó đi rất nhiều. Vì vậy, sẽ có khu vực chẳng có BS nào phủ tới, có khu vực lại được vài ba BS quan tâm.<!--[endif]-->
10. Vùng mất sóng
a. Các nguyên nhân gây ra mất sóng hoặc sóng yếu:
<!--[if !supportLists]-->· Càng xa BS thì sóng càng yếu. Nếu chẳng may ta ở địa điểm xa tất các các BS thì chắc chắn là phải dùng điện thoại cố định hay bộ đàm.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Sóng điện từ bị hấp thụ. Điều này hay xảy ra với các khu vực nhà cao tầng, có nhiều bê tông cốt thép và các vật liệu kim loại.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Sóng điện từ bị phản xạ bởi các vật liệu kim loại như mái nhà bằng tôn chẳng hạn.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]-->· Khu vực có điện từ trường của vỏ Trái đất mạnh cũng có thể gây ra mất sóng hoặc sóng yếu.<!--[endif]-->
b.Các nguyên nhân gây ra rớt sóng:
<!--[if !supportLists]-->· Người gọi di chuyển vào vùng mất sóng hoặc sóng yếu.<!--[endif]-->
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->· Người được gọi di chuyển vào vùng mất sóng hoặc sóng yếu.
c. Các trường hợp hiếm gặp:
<!--[if !supportLists]-->· Người sử dụng trong khu vực giao thoa giữa các BS có thể gặp trường hợp 1 máy ĐTDĐ do BS này quản lý còn ĐTDĐ ở ngay gần đấy lại do BS khác quản lý. Do đó mức sóng của 2 máy có thể khác nhau.<!--[endif]-->
Các chữ viết tắt như MMS, GPRS, GSM,CDMA...
Trả Lời Với Trích Dẫn
