13:00
Unknown
Có thể nói trong nhiều năm trở lại đây, công nghệ 4G đã bắt đầu trở nên phổ biến và là một thành phần không thể thiếu trên các dòng smartphone cao cấp. Mặc dù ở Việt Nam, 4G vẫn còn quá xa xỉ (theo dự kiến thì phải tầm 3-4 năm hoặc thậm chí là lâu hơn nữa nước ta mới hỗ trợ mạng 4G), thì trên thế giới, 4G đang là công nghệ mạng truyền tải dữ liệu phát triển nhanh, mạnh nhất, nó cũng đang dần phủ sóng đến nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ. Tuy nhiên chip 4G cũng có một số nhược điểm nhất định như gây hao pin cho smartphone, đôn giá thành sản phẩm lên cao. Chính vì điều đó các nhà sản xuất smartphone bắt đầu tìm nhiều cách để tối ưu hoá việc tích hợp chip 4G ngay trên các con chip SoC nhằm khắc phục phần nào những điểm yếu trên.
Rõ hơn, trong thời gian gần đây có lẽ các bạn đã nghe nói khá nhiều đến chip Qualcomm Snapdragon 600 (trên HTC One và Optimus G Pro) hay Samsung Exynos Octa 5 (trên Galaxy S4). Tuy nhiên đó chưa phải là tất cả những chip SoC có tích hợp bộ thu phát sóng LTE trên thị trường, chúng ta còn có khá khá nhiều loại khác sẽ ra mắt trong tương lai như Tegra 4 (thế hệ sau - xuất hiện vào tháng 7 tới) và 4i từ phía NVIDIA, hay nền tảng XMM 7160 của Intel. Ngoài ra, trong thời gian tới Qualcomm cũng sẽ tung ra dòng chip Snapdragon 800 và đặc biệt là chip thu phát tín hiệu có khả năng tương thích với hầu hết các mạng viễn thông trên thế giới, mang tên RF360 - đây cũng là một điểm rất đặc biệt vì các nhà sản xuất chỉ cần đưa ra một thiết bị duy nhất trên toàn cầu mà không cần chia làm nhiều phiên bản khác nhau.
Thông tin cơ bản về 4G
4G là gì? Nó bao gồm những chuẩn mạng nào?
4G là tên gọi được IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Học viện kỹ nghệ điện và điện tử) đặt ra nhằm phân biệt với các chuẩn mạng trước đó là 3G và 2G. Về cơ bản, 4G được hiểu là thế hệ mạng tiếp theo của 3G, là công nghệ truyền thông không dây thứ tư cho phép tốc độ tải cao nhất đạt xấp xỉ 100Mbps tại các thiết bị, phương tiện, có tính di động cao (như tàu lửa, xe hơi) và 1Gbps tại các vật thể, phương tiện, thiết bị có tính di động thấp (như người sử dụng điện thoại di động đang đứng yên một chỗ, hoặc đang đi bộ chậm). Đó cũng là những tiêu chuẩn cơ bản nhất của mạng 4G, được bộ phận thông tin vô tuyến trực thuộc Liên minh viễn thông quốc tế (có tên đầy đủ là International Telecomunications Union-Radio, gọi tắt là ITU-R) chính thức thiết lập vào tháng 3 năm 2008. Tổ chức này cũng gọi chung những chuẩn đó với cái tên IMT-Advanced (Interntional Mobile Telecomunications Advanced).
Tuy nhiên đó chưa phải là tất cả những chuẩn cơ bản nhất của 4G, theo đó ITU-R quy định một tập hợp đầy đủ các chuẩn của IMT-Advanced phải bao gồm các yêu cầu sau:
Trên thế giới hiện nay có hai chuẩn mạng cho tốc độ truyền tải dữ liệu rất cao, có tên thương mại là: LTE và Mobile WiMax (thực ra chúng ta còn có HSPA+ cũng cho tốc độ băng thông rất cao, không thua kém gì LTE nhưng vì HSPA+ là khái niệm do T-Mobile tự nghĩ và đặt nên mình sẽ không đề cập đến nó). Trên thực tế, cả LTE và Mobile WiMax chưa đáp ứng đủ điều kiện để được gán mác 4G bởi cả hai chưa hội đủ các yêu cầu của IMT-Advanced như trên, và chỉ cho tốc độ dữ liệu mạng dưới 1Gbps, thế nhưng, do các nhà mạng đã đầu tư hàng tỷ đô la vào R&D và quảng cáo, nên ITU gần đây đã có chút "điều chỉnh" trong cách định nghĩa mạng 4Gđể đảm bảo những công nghệ kể trên được công nhận là 4G.
- Dựa vào gói mạng chuyển mạch all-IP;
- Tốc độ tải cao nhất đạt xấp xỉ 100Mbps tại các thiết bị, phương tiện, có tính di động cao (như tàu lửa, xe hơi) và 1Gbps tại các vật thể, phương tiện, thiết bị có tính di động thấp (như người sử dụng điện thoại di động đang đứng yên một chỗ, hoặc đang đi bộ chậm);
- Có thể tự động chia sẻ và sử dụng tài nguyên mạng để hỗ trợ nhiều người dùng cùng một lúc;
- Sử dụng các kênh có băng thông được mở rộng lên đến 5-20 MHz, tuỳ chọn đên 40 MHz;
- Hiệu quả băng thông (là lượng thông tin có thể truyền tải qua một băng thông sẵn có trong một hệ thống giao tiếp cụ thể nào đó) cao nhất phải đạt mức 15 bit/s/Hz khi tải về, và 6,75 bit/s/Hz khi tải lên mạng;
- Hiệu quả băng thông của hệ thống phải đạt mức 3 bit/s/mạng khi tải trang và 2,25 bit/s/mạng khi sử dụng trong nhà;
- Truyền tải dữ liệu trên các mạng không đồng nhất phải diễn ra trơn tru, ổn định;
- Có khả năng cung cấp dịch vụ chất lượng cao trong việc hỗ trợ đa phương tiện thế hệ tiếp theo.
Nói tóm lại công nghệ 4G đang được thương mại hoá với hai cái tên: LTE và Mobile WiMax. Tuy nhiên, vì bài viết này mình sẽ chỉ tập trung vào các giải pháp LTE trên smartphone, LTE trên chip SoC, nên chúng ta hãy để Mobile WiMax sang một bên và chú trọng vào công nghệ 4G LTE.
Tìm hiểu về 4G LTE
LTE, viết tắt của cụm từ Long-Term Evolution, được thương mại hoá trên thị trường với cái tên phổ biến là 4G LTE, là công nghệ truyền thông không dây tốc độc cao dành cho các thiết bị di động và trạm dữ liệu. Trên lý thuyết, LTE hoạt động dựa trên các công nghệ mạng GSM/EDGE và UMTS/HSPA - cho phép tăng cường hiệu năng và tốc độ tải mạng nhờ vào việc sử dụng các phương thức vô tuyến khác nhau, DSP mới (bộ xử lý tín hiệu), bộ điều chỉnh tần số, cùng với những cải tiến ở lõi mạng - đó cũng chính là mục tiêu trước mắt mà LTE đang hướng đến. Còn mục tiêu về lâu về dài, những nhà phát triển muốn LTE phải có sứ mệnh thiết kế lại và đơn giản hoá kiến trục mạng thành một hệ thống dựa trên nền IP với độ trễ truyền tải dữ liệu giảm thấp hơn nhiều lần so với chuẩn mạng 3G. Về cơ bản thì mạng LTE không thể hoạt động chung với 2G và 3G, vì vậy nó phải được sử dụng trên một số phổ mạng nhất định.
Về đặc tính kỹ thuật, dịch vụ mạng 4G LTE cho tốc độ tải xuống ở mức cao nhất đạt 300 Mbps, và tốc độ tải lên (mức cao nhất) đạt 75 Mbps với độ trễ trong việc truyền tải dữ liệu thấp hơn 5 ms. Bên cạnh đó, công nghệ 4G LTE cũng có khả năng quản lý các thiết bị di động có tốc độ di chuyển nhanh, cũng như những luồng dữ liệu đa điểm, tại nhiều vị trí khác nhau. Về băng tần hỗ trợ, tiêu chuẩn 4G LTE có thể hoạt động ở nhiều băng tần khác nhau, cụ thể, ở Bắc Mỹ, băng tần hỗ trợ là 700/800 và 1700/1900, Nam Mỹ là 2500 MHz, ở Châu Âu là 800/1800/2600 MHz, Châu Á là 1800/2600 MHz, và cuối cùng ở Úc là 1800 MHz. Chính vì vậy, một chiếc smartphone có hỗ trợ LTE ở nước này nhưng có thể sẽ không sử dụng được dịch vụ LTE ở nước khác.
Ứng dụng của 4G LTE trong việc nâng cao chất lượng thoại
VoLTE
VoLTE là dịch vụ dựa vào giao thức Internet (Internet Protocol) để truyền các gói dữ liệu và giọng nói. Bằng việc sử dụng băng thông lớn hơn và dải tần số âm 50 - 7000Hz dựa trên mạng 4G LTE, VoLTE có thể mang lại chất lượng cuộc gọi tốt hơn khoảng 40% (các nhà cung cấp thường hay gọi "HD Voice" hay "chất lượng âm thanh độ phân giải cao) so với khi gọi bằng mạng 3G vốn có tần số âm hẹp hơn, chỉ 300 - 2400Hz. Dịch vụ này còn có thể giảm thời gian kết nối giữa hai thiết bị với nhau trong chỉ 1/4 giây, nhanh hơn nhiều so với con số 5 giây của mạng 3G. Hiện có Galaxy S III LTE LG Optimus II LTE, LG Optimus Vu II là ba trong số nhiều thiết bị tương thích với VoLTE. Một số nhà mạng ở Mỹ và Hàn Quốc đã bắt đầu triển khai việc cung cấp dịch vụ VoLTE cho khác hàng.
Full-HD Voice
Full-HD Voice thực chất cũng là tính năng giúp nâng cao chất lượng cuộc gọi như VoLTE. Tuy nhiên so với VoLTE, thì Full-HD Voice hỗ trợ mạnh mẽ hơn khi nó sử dụng băng thông lớn hơn rất nhiều và dải tần số âm cũng được nới rộng ra từ 20 - 20.000 Hz dựa trên mạng 4G LTE. Bên cạnh đó, ngoài chất lượng cuộc gọi cao, Full-HD Voice còn giảm thiểu đến mức tối đa thời gian kết nối giữa hai thiết bị. Hiện Full-HD Voice vẫn chưa thực sự phổ biến, và có lẽ chúng ta phải đợi thêm một thời gian nữa mới có thể thấy nó xuất hiện rộng rãi trên các thiết bị di động. Một nhược điểm nho nhỏ của Full-HD Voice là nó yêu cầu người gọi và người nhận cuộc gọi cả hai phải sử dụng smartphone có hỗ trợ tính năng đó mới có thể sử dụng được.
Chip 4G LTE tích hợp vào SoC
Thông thường Snapdragon S4, Snapdragon 600, Tegra 3, Tegra 4 thế hệ cũ, là các SoC có vai trò quản lý các tác vụ của toàn bộ hệ thống, còn việc kết nối đến mạng 4G LTE sẽ do modem LTE (nằm độc lập với SoC) đảm nhiệm. Tuy nhiên, việc SoC và chip LTE nằm hai vị trí khác nhau đã dẫn đến rất nhiều nhược điểm làm ảnh hưởng không tốt đến smartphone/tablet như: mức tiêu hao năng lượng nhiều hơn, diện tích bên trong phần cứng của máy bị thu hẹp, hiệu năng của hệ thống bị giảm, dẫn đến việc xử lý của máy cũng trở nên chậm chạp hơn. Thấy rõ được những điểm yếu như vậy, các hãng sản xuất chip di động như Qualcomm, Samsung, Intel hay Nvidia bắt đầu tính đến phương án tích hợp thẳng modem 3G/4G LTE vào SoC nhằm khắc phục tất cả các vấn đề trên.
Và kết quả là gì? Chúng ta đã được chứng kiến sự ra đời của những dòng chip có sẵn LTE bên trong như Snapdragon S4 Pro, Snapdragon 800 từ Qualcomm, Tegra 4 thế hệ mới, Tegra 4i của Nvidia, nền tảng XMM 7160 do Intel sản xuất, và mới đây nhất là Samsung Exynos Octa 5 trên Galaxy S4. Tất cả chúng đều có những lợi ích nhất định: mạnh mẽ hơn, lượng điện năng tiêu thụ được giảm xuống đáng kể, diện tích bên trong máy tăng lên tạo điều kiện cho nhà sản xuất có thể mở rộng dung lượng pin.
Rõ ràng việc tích hợp thẳng chip 4G LTE vào SoC mang lại rất nhiều điểm mạnh, thế nhưng vẫn còn đó một nhược điểm cố hữu trên chính modem 4G LTE. Cụ thể hơn nó là gì? Quay trở lại đặc tính của LTE, mình có đề cập đến một điều: một chiếc smartphone có hỗ trợ LTE ở nước này nhưng có thể sẽ không sử dụng được dịch vụ LTE ở nước khác. Đây chính là vấn đề của chip 4G LTE trên các thiế bị di động hiện nay. Điều này luôn khiến các nhà sản xuất smartphone cảm thấy đau đầu bởi mỗi khi họ tung ra một dòng sản phẩm mới, họ buộc phải tạo ra từ 20 phiên bản khác nhau của cùng một chiếc smartphone nhằm hỗ trợ tối đa các dịch vụ mạng 4G LTE ở từng nước.
Quả thật nó không hề dễ chịu chút nào, nhưng có vẻ như trong thời gian tới nỗi âu lo đó sẽ biến mất khi trong thời gian vừa qua, hãng sản xuất chip Qualcomm đã chính thức giới thiệu đến thế giới RF360 - một con chip thu phát tín hiệu có khả năng tương thích với hầu hết các mạng viễn thông trên thế giới.
Tất cả những điều bạn cần biết về RF360
Thông tin cơ bản
RF360 là thiết bị có thể hoạt động với chuẩn LTE-FDD (dùng bởi nhà mạng Verizon, AT&T của Mỹ), LTE-TDD, WCDMA (đây là mạng 3G ở Việt Nam), EV-DO, CDMA 1x, TD-SCDMA và cả GSM / EDGE (2G). Chính vì thế, nó có thể xóa bỏ rào chắn giữa hơn 40 băng tần mạng di động khác nhau trên toàn cầu. Qualcomm còn tích hợp cho RF360 bộ hiệu chỉnh năng lượng đầu tiên dành cho thiết bị 3G/4G, bộ chỉnh sóng ăng-ten động (tần số từ 700-2700MHz), "gói vô tuyến 3D" đầu tiên (bao gồm bộ chuyển mạch ăng-ten và bộ khuếch đại nguồn, hãng gọi là RF POP). Kết quả là con chip sẽ giảm lượng điện tiêu thụ xuống. RF360 cũng tiết kiệm không gian hơn 50% so với những công nghệ hiện tại, các nhà sản xuất thì cắt giảm được chi phí sản xuất.
Vậy câu hỏi được đặt ra ở đây là làm thế nào để RF360 lại có thể "xóa bỏ rào chắn giữa hơn 40 băng tần mạng di động khác nhau trên toàn cầu"? Để có được câu trả lời chúng ta cần đi sâu một tí vào công nghệ mà Qualcomm sử dụng trên RF360.
Theo đó, Qualcomm đã tạo ra một con chip 3D siêu nhỏ tích hợp sâu vào RF360, chú chip 3D này sử dụng một bộ chỉnh anten riêng biệt, có cấu trúc vô cùng phức tạp, để có thể bắt được sóng của 40 băng tần LTE khác nhau nằm trong dải tần số từ 600 MHz đến 2,7 GHz - rộng hơn rất nhiều lần so với phổ mạng 4G LTE hiện nay. Tuy nhiên để tạo ra một chiếc smartphone LTE "toàn cầu" theo đúng nghĩa đen, chip 3D trên RF360 chưa phải là yếu tố cốt lõi duy nhất. Qualcomm cho biết những thành phần khác trong chuỗi RF như ăng ten cần phải có những nâng cấp nhất định mới có thể tương thích tốt với chip 3D trong RF360. Điều đáng tiếc là đến thời điểm hiện tại, các hãng sản xuất anten thông minh như SkyCross hay Ethertronics mặc dù đã tạo ra nhiều loại anten có khả năng hỗ trợ đến hàng tá băng tần, nhưng con số đó so với 40 băng tần mà chip RF360 hỗ trợ là quá ít.
Ngoài chip 3D, RF360 cũng được cấu thành từ rất nhiều thành phần kỹ thuật tiên tiến, sử dụng các công nghệ cao cấp hơn hẳn so với đại đa số dòng chip LTE trên thị trường, cụ thể như sau:
- Bộ chuyển đổi ăng-ten linh động (Dynamic Antenna Matching Tuner - QFE15xx): là công nghệ ăng-ten tích hợp có khả năng cấu hình lại và được tích hợp modem đầu tiên trên thế giới cho phép mở rộng tầm hoạt động của ăng-ten trên các băng tần 2G/3G/4G LTE, với dải tần số trải dài từ 700-2700 MHz. Kỹ thuật này, kết hợp với modem kiểm soát cùng các cảm biến đầu vào, sẽ giúp tăng hiệu năng của ăng-ten, giữ kết nối ổn định khi thiết bị gặp vật cản như bàn tay của người dùng.
- Envelope Power Tracker (QFE11xx): Đây là công nghệ theo dõi sóng đường bao có tích hợp modem đầu tiên, được thiết kế dành cho các thiết bị di động có hỗ trợ 3G/4G LTE. Về cơ bản thì con chip này có nhiệm vụ làm giảm nhiệt và làm giàm 30% mức độ tiêu hao năng lượng của hệ thống sóng vô tuyến RF (Radio-Frequency), phụ thuộc vào cách thức hoạt động của từng nhà mạng. Bằng cách giảm thiểu năng lượng điện tiêu hao, và tăng cường khả năng tản nhiệt, QFE11xx cho phép các hãng OEMs tạo ra các smartphone với độ dày mỏng, ít nóng hơn và tiết kiệm pin hơn.
- Bộ khuếch đại năng lượng tích hợp / bộ chuyển đổi ăng-ten (QFE23xx): đây là con chip đầu tiên được trang bị bộ khuếch đại năng lượng CMOS và bộ chuyển đổi ăng-ten hỗ trợ nhiều băng tần ở các chuẩn mạng 2G, 3G và 4G LTE. Giải pháp này là vô cùng sáng tạo bởi nó cung cấp các chức năng chưa từng thấy trên một con chip đơn lẻ, với bảng mạch PCB nhỏ, bộ định tuyến được đơn giản hoá, và là một trong những bộ chuyển đổi ăng-ten/ khuếch đại năng lượng nhỏ nhất.
- RF POP (QFE27xx): Đây là gói giải pháp sóng vô tuyến 3D đầu tiên, có tích hợp chip QFE23xx đa chế độ, bộ chuyển đổi ăng-ten và bộ khuếch đại năng lượng đa băng tần, với tất cả bộ lọc sóng âm phẳng (SAW) và bộ song công ăng-ten. Qualcomm cho biết QFE27xx được thiết kế để có thể dễ dàng hoán đổi, cụ thể QFE27xx sẽ cho phép các nhà OEMs thay đổi cấu hình nền để hỗ trợ tổ hợp các băng tần toàn cầu hoặc tại một vùng/miền nhất định. QFE27xx RF POP cũng cho phép nhiều băng tần, nhiều chế độ tích hợp sâu, và đặc biệt với gói giải pháp đầu cuối RF sẽ biến các smartphone sử dụng chip RF360 trở thành chiếc smartphone LTE toàn cầu thực thụ.
![[IMG]](http://cdn.tinhte.vn/attachments/qualcomm_rf360-jpg.964749/)
Nguồn bài viết:http://www.tinhte.vn
