GSM vs CDMA: khác biệt ra sao và cái nào sẽ là tương lai của mạng di động?

1. 
   

   ​

   
   Hầu hết những người muốn mua điện thoại chỉ phải nghĩ về một công nghệ viễn thông duy nhất có tên Global System for Mobile Communications, hoặc viết ngắn lại là GSM. Cái tên này có nghĩa là "hệ thống toàn cầu dành cho việc liên lạc di động", và đúng như vậy, nó đã được phát triển để dùng tại nhiều quốc gia, nhiều nhà mạng khác nhau. Tuy nhiên thế giới luôn có sự đa dạng, không phải hãng viễn thông nào cũng chọn GSM, thay vào đó họ sử dụng một chuẩn khác gọi là Code Division Multiple Access, hay viết tắt là CDMA. Hai chuẩn này tồn tại song song, thậm chí ở một số nơi các nhà mạng CDMA vẫn còn rất mạnh. Vậy tại sao lại có hai chuẩn này? Chúng khác nhau ra sao? Và chuẩn nào sẽ là tương lai?
   
   
   1. GSM vs CDMA
   
   CDMA sử dụng một công nghệ gọi là trải phổ (spread spectrum) để tối ưu hóa việc sử dụng băng thông. Nó cho phép nhiều bộ gửi nhận tín hiệu gửi thông tin cùng lúc thông qua một kênh duy nhất. Hay nói cách khác, người dùng sẽ chia sẻ chung một dải tần số rộng dùng cho mục đích truyền tải dữ liệu. Mỗi một cuộc gọi sẽ được gán cho một "khóa độc nhất" (key) trước khi truyền đi, sau đó nó sẽ được giải mã bởi thiết bị nhận tín hiệu để tách thành những cuộc gọi riêng lẻ. Qualcomm là hãng đầu tiên phát triển nên CDMA.
   
   Trong khi đó, GSM sử dụng công nghệ phổ nhọn (wedge spectrum) để cung cấp một thứ gọi là carrier (tạm dịch: sóng mang). Carrier này được chia thành nhiều "khe thời gian" khác nhau, mỗi người dùng sẽ được gán cho một khe và khe đó sẽ không bị ai khác truy cập cho đến khi cuộc gọi kết thúc. Chuẩn mạng GSM sử dụng cả hai phương thức phân chia theo thời gian (TDMA) và theo tần số (FDMA) để phục vụ mục đích tách riêng người dùng và trạm phát sóng. TDMA sẽ "cắt" kênh truyền tải thông tin thành các "miếng" thời gian, còn FDMA thì tách riêng các tần số trong dải tần của nhà mạng.
   
   Sự phát triển của GSM bắt đầu vào năm 1987, khi đó Châu Âu ra luật bắt buộc các nhà mạng phải xài công nghệ này. Chi phí để các công ty xây dựng nên hạ tầng GSM cũng ít hơn là CDMA.
   
   Hiện nay ở Việt Nam tất cả các nhà mạng lớn đều vận hành mạng GSM, bao gồm MobiFone, VinaPhone, Viettel, VietnamMobile. Trước đây CDMA đã từng có mặt ở nước ta thông qua mạng S-Fone và CityPhone nhưng giờ hai nhà mạng này đã không còn xuất hiện nữa. Nếu bạn đi du lịch sang Châu Âu thì tất cả các nhà mạng tại đây là GSM, còn nếu bạn sang Mỹ thì sẽ có cả hai chuẩn này (Verizon và Sprint dùng CDMA, T-Mobile và AT&T dùng GSM).
   
   2. Điện thoại GSM vs Điện thoại CDMA
   
   Một điểm đáng chú ý trên thiết bị di động của chúng ta đó là khe SIM. Ở Việt Nam thì khe SIM là chuyện bình thường, bởi chúng ta dùng mạng GSM và các nhà mạng sẽ xài thẻ SIM để xác định người dùng. Trong khi đó, các mạng CDMA thì sẽ đối chiếu cả một chiếc điện thoại với danh sách thuê bao của họ, chính vì lý do này mà hầu hết các điện thoại CDMA không có khe SIM (trừ vài máy mới, cái này sẽ mình nói đến ở bên dưới).
   
   

   
   Droid X, một chiếc smartphone CDMA của nhà mạng Verizon, không có khe SIM
   ​

   Cũng trên mạng CDMA, việc chuyển thiết bị sử dụng sẽ khó khăn hơn bởi bạn phải liên hệ với nhà mạng để chuyển thông tin tài khoản thuê bao sang máy mới. Trong khi đó, với GSM, bạn chỉ việc rút SIM ra rồi gắn vào thiết bị mới là xong, bạn chẳng phải đăng kí gì lại cả, tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức hơn.
   
   Điều đáng nói là hầu hết những điện thoại của chúng ta chỉ hỗ trợ một trong hai chuẩn GSM hoặc CDMA mà thôi. Chính vì thế, việc lựa chọn điện thoại sẽ phụ thuộc rất nhiều vào nhà mạng mà bạn đăng kí gói cước và khu vực bạn đang ở. Ví dụ, ở Việt Nam, bạn sẽ không thể dùng một chiếc điện thoại chỉ hỗ trợ CDMA.
   
   Với một chiếc điện thoại CDMA mà có thêm khe SIM thì bởi vì chiếc điện thoại đó hỗ trợ công nghệ 4G LTE. Công nghệ đòi hỏi phải dùng SIM như là một phần trong đặc tả kĩ thuật. Ngoài ra, một số nhà mạng như Verizon còn muốn khách hàng của mình có thể sử dụng được máy khi đi đến các quốc gia GSM khác trên thế giới để du lịch hoặc công tác. Tuy nhiên, những nhà mạng này vẫn sử dụng CDMA để xác thực điện thoại trên mạng viễn thông của mình tại quê nhà khi người dùng gọi điện, nhắn tin. Chỉ khi nào xài dữ liệu Internet thì mới dùng đường 4G LTE qua SIM.
   
   
   
   Khi mua điện thoại GSM, bạn cũng nên để ý đến băng tần mà mạng này hỗ trợ. Có nhiều băng tần kéo dài từ 380MHz đến 1900MHz. Ở thời điểm hiện nay, hầu hết các điện thoại đều hỗ trợ 4 tần số chính là 850MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz, đó cũng là những tần số hỗ trợ bởi hầu hết các nhà mạng GSM trên toàn cầu.
   
   3. 3G GSM (UMTS) và 3G CDMA
   
   Các mạng 3G CDMA (còn được đến với cái tên "EV-DO" hay "Evolution Data Optimized") không thể thực hiện cuộc gọi và gửi nhận dữ liệu Internet cùng lúc. Nói cách khác, khi bạn đang gọi điện thoại thì bạn sẽ không thể check mail hay cập nhật trạng thái Facebook được. Mạng CDMA có một chuẩn khác gọi là "SV-DO" hay "Simultaneous Voice and Data Optimization" để hỗ trợ tính năng nói trên, tuy nhiên không phải nhà mạng CDMA nào cũng dùng SV-DO.
   
   

   
   Palm Pre, một trong số các sản phẩm nổi tiếng có hỗ trợ EV-DO​

   
   Ngược lại, tất cả mọi mạng 3G GSM đều hỗ trợ gửi nhận tiếng và dữ liệu cùng lúc, bởi vì điều đó đã được quy định trong cấu hình của mạng 3G GSM rồi. (Thực chất thì 3G GSM cũng là một loại CDMA đấy. Các bạn bình tĩnh, mình sẽ giải thích ngay bên dưới).
   
   Vậy tại sao nhiều nhà mạng lại chọn CDMA? Tất cả đều xoay quanh vấn đề thời gian. Khi công ty tiền nhiệm của Verizon và Sprint chuyển từ công nghệ analog sang kĩ thuật số vào năm 1995 và 1996, CDMA đang là công nghệ mới nhất, hot nhất và nhanh nhất. Nó mạng lại công suất hoạt động cao hơn, chất lượng cuộc gọi tốt hơn và có nhiều tiềm năng hơn là mạng GSM thời bấy giờ. Sau này GSM đã bắt kịp, thế nhưng lúc đó một số nhà mạng đã chọn xong con đường đi của mình.
   
   Vẫn có khả năng chuyển đổi một mạng từ CDMA sang GSM. Hai nhà mạng Bell và Telus của Canada đã làm điều đó để khách hàng của họ có thể xài được nhiều loại điện thoại hơn. Tuy nhiên, một số nhà như Verizon và Sprint thì đã quá lớn nên họ có thể yêu cầu nhà sản xuất làm riêng cho mình một phiên bản CDMA của chiếc máy mới nhất, đó là điều đã diễn ra với iPhone và nhiều smartphone khác. Chính vì thế, những nhà mạng này không cần phải tốn tiền chỉ để chuyển đổi hạ tầng 3G, thay vào đó họ sẽ tập trung đầu tư cho mạng 4G của mình.
   
   Nói về vấn đề 3G, các mạng 3G "GSM" hiện nay sử dụng công nghệ CDMA, gọi là WCDMA (wideband CDMA) hoặc UMTS (Universal Mobile Telephone System). Đó cũng là thứ đang được áp dụng tại Việt Nam. WCDMA đòi hỏi các kênh truyền dữ liệu rộng hơn so với CDMA cũ, nhưng nó có thể đáp ứng nhu cầu gửi dữ liệu tốt hơn.
   
   Trong quá trình phát triển theo thời gian, GSM có nhiều biến thể và bản nâng cấp hơn là CDMA. Ví dụ, WCDMA vẫn được xem là một phiên bản 3G trên công nghệ GSM. Cơ quan giám sát cho GSM còn đưa ra thêm một phần mở rộng gọi là HSPA để đẩy tốc độ truyền tải dữ liệu của mạng GSM lên nhanh nhất khoảng 42Mbps.
   
   Trong khi đó, mạng 3G CDMA bị kẹt lại ở con số 3,6Mbps. Có một số công nghệ CDMA nhanh hơn, tuy nhiên nhiều nhà mạng không triển khai nó mà đi thẳng lên 4G LTE để tương thích tốt hơn với toàn thế giới.
   
   4. 4G LTE chính là tương lai 
   
   Khoảng cách giữa CDMA và GSM sẽ ngày càng thu hẹp lại bởi vì mọi người đang có xu hướng chuyển sang dùng 4G LTE (Long Term Evolution). Mặc dù cũng sử dụng cùng nguyên lý như GSM nhưng LTE có nhiều điểm nổi trội hơn. Nó thật sự là một mạng di động thế hệ thứ 4 như cái tên của mình. Chuẩn này được chấp nhận trên toàn cầu và nhiều nhà mạng lớn trên thế giới cũng đã hoặc đang nghiên cứu triển khai hạ tầng mạng theo công nghệ 4G LTE.
   
   Hàn Quốc là nơi có tốc độ ứng dụng mạng 4G nhanh nhất thế giới. Mỹ, Nhật cũng là hai quốc gia có lượng người dùng 4G nhiều. Hiện tốc độ mạng LTE vào khoảng 75Mbps (9,3MB/s) cho đường tải xuống và 18,5Mbps (2,3MB/s) cho đường tải lên.
   
   

   
   Màu đỏ là các quốc gia đã triển khai mạng 4G LTE thương mại. Màu xanh đậm là các nước đang có kế hoạch hoặc đang triển khai 4G LTE, còn màu xanh nhạt là các nơi đang thử nghiệm công nghệ này​

   
   Hồi tháng 6 năm 2013, nhà mạng SK Telecom ở Hàn Quốc đã chính thức triển khai mạng LTE-Advanced (LTE-A) thương mại đầu tiên của thế giới. LTE-A là một cải tiến lớn của 4G LTE. Nó có thể cung cấp tốc độ tải về lý thuyết lên đến 150Mbps (18,75MB/s) và tốc độ tải lên là 37,5Mbps (4,68MB/s), nhanh gấp đôi so với LTE và gấp 10 lần tốc độ của 3G. Trong thực tế, tốc độ download trên hạ tầng LTE-A của SK Telecom hoàn toàn có thể đạt mức 102-115Mbps (12,75 - 14,4MB/s). Hiện sóng LTE-A đã phủ khắp thủ đô Seoul và nhà mạng sẽ tiếp tục mở rộng nó sang 84 tỉnh thành khác của Hàn Quốc trong tương lai, còn giá cước thì vẫn giữ nguyên như chi phí sử dụng mạng LTE. Như vậy, Hàn Quốc đã đi trước thế giới một bước khi mà hiện nay nhiều quốc gia chỉ mới bắt đầu đưa vào sử dụng mạng LTE mà thôi.
   
   

   Video so sánh LTE-A và LTE
   ​

   
   Vấn đề là mỗi nhà mạng lại sử dụng các băng tần 4G khác nhau, kèm theo đó là các hệ thống 3G để dự phòng. Ngoài ra còn có mạng Sprint Spark mới ở Mỹ dùng một biến thể TD-LTE, không giống với bất kì nhà mạng nào ở nước sở tại. Điều đó cũng gây ra những vấn đề liên quan đến tính tương thích, cũng tương tự như việc điện thoại CDMA thì không xài được trên mạng GSM và ngược lại. Một số công ty như Qualcomm, Broadcom, Samsung và Intel đã cố gắng tung ra các giải pháp chip thu nhận tương thích với nhiều băng tần 4G LTE nhất có thể nhằm xoa dịu tình trạng khác biệt nói trên ở thiết bị đầu cuối.
   
   Và mặc dù hiện nay 4G LTE đã có mặt khá nhiều nhưng nó vẫn chưa phổ biến. Mạng 2G và 3G vẫn còn tồn tại trong một thời gian dài nữa. Như Việt Nam và nhiều nước Châu Âu hiện vẫn chưa có 4G LTE. Các nhà mạng từng dự đoán rằng phải ít nhất đến năm 2020 thì các hạ tầng UMTS/WCDMA và EVDO mới ngừng hoạt động.
   
   Khi nhắc đến 4G LTE, các bạn cần biết một điều rằng hiện nay các nhà mạng sử dụng 4G LTE chỉ để truyền tải dữ liệu Internet mà thôi, còn dữ liệu giọng nói vẫn đi con đường GSM hoặc WCDMA truyền thống. Trong tương lai, chuyện này sẽ không còn nữa nhờ vào công nghệ VoLTE (Voice-over-LTE). VoLTE sẽ chuyển dữ liệu cuộc gọi thành dữ liệu Internet để gửi nhận với nhà mạng, tương tự như cách mà tin nhắn Facebook, email đi vào hoặc đi ra khỏi chiếc điện thoại của bạn.
   
   

   
   Giao diện khi có cuộc gọi VoLTE của nhà mạng Verizon​

   
   Bằng cách sử dụng VoLTE, người dùng sẽ có cuộc gọi chất lượng cao hơn (một số thiết bị và nhà mạng hỗ trợ HD Voice, chính là VoLTE) bởi công nghệ này nén âm thanh tốt hơn. Thời gian kết nối cuộc gọi cũng nhanh hơn, cuộc gọi có thể được truyền thông qua Wi-Fi (ở các nơi mất sóng 4G), tính tương thích giữa nhà mạng - thiết bị cũng cao hơn. Bù lại, ở thời gian đầu, VoLTE có thể không ổn định do còn quá mới mẻ, số lượng thiết bị hiện hỗ trợ VoLTE cũng chưa nhiều lắm và cước phí cũng có thể tăng lên (hoặc giảm xuống, cái này thì chúng ta khó mà biết chắc được).
   
   5. Kết
   
   Nãy giờ nhiều thông tin quá, chúng ta hãy cùng điểm lại vài điểm chính như sau:
   

   • GSM và CDMA không có cái nào thật sự tốt hơn cái nào, cả hai đều cung cấp các dịch vụ tốt như nhau, còn chất lượng mạng như thế nào thì phụ thuộc nhiều hơn vào nhà mạng và hạ tầng của họ.
   • Phần lớn thiết bị GSM có dùng SIM, CDMA không dùng SIM, vài máy CDMA có khe SIM để dùng với mạng 4G LTE hoặc đó bản world
   • Khi mua điện thoại, bạn cần kiểm tra xem băng tần GSM được hỗ trợ bởi thiết bị của bạn có tương thích với nhà mạng hay không. Hầu hết thiết bị và nhà mạng đều hỗ trợ dải 850MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz nên chuyện này không quá nghiêm trọng.
   • 4G LTE sẽ là tương lai, nhiều nước trên thế giới đang cho triển khai chuẩn mạng này. VoLTE sẽ được dùng như là phương tiện truyền tải cuộc gọi thông qua Internet trên hạ tầng 4G LTE.

   Hi vọng bài viết này giúp bạn hiểu được phần nào về thế giới viễn thông ngày nay. Nếu các bạn có thêm kiến thức nào hay muốn chia sẻ thì mình rất hoan nghênh, hãy bình luận ngay trong topic này nhé.
   
   

   Tham khảo: PCMag, MakeUseOf, Radio-Electronics, CNET, Wikipedia​