Bài giảng: Nhập môn Công nghệ Thông tin và Truyền thông PDF

 Bài giảng: Nhập môn Công nghệ Thông tin và Truyền thông Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quá khứ, Hiện tại, và Tương lai trong thời Chuyển đổi số Chương trình học lý thuyết Tuần Nội dung Ghi chú...

 Bài giảng: Nhập môn Công nghệ Thông tin và Truyền thông Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quá khứ, Hiện tại, và Tương lai trong thời Chuyển đổi số Chương trình học lý thuyết Tuần Nội dung Ghi chú 1 Tổng quan môn học và Trường CNTT&TT 2 Lịch sử phát triển máy tính 3 Số hóa - tận dụng sức mạnh của máy tính 4 Lịch sử phát triển truyền thông 5 Truyền thông không dây 6 Mạng Internet và WWW Các công nghệ số quan trọng - IoT, Dữ liệu lớn, Điện toán đám 7 mây, Blockchain 8 Các công nghệ số quan trọng - AI 9 Các công nghệ số quan trọng - Học máy 10 An toàn không gian số 11 Chuyển đổi số và định hướng vũ trụ ảo 12 Đạo đức trên không gian số 4 Chương trình học lý thuyết (tiếp) Tuần Nội dung Ghi chú 13 Đổi mới sáng tạo và khởi nghiệp 14 Kỹ năng làm việc nhóm Bài giảng từ doanh nghiệp 15 Quản trị dự án công nghệ thông tin Bài giảng từ doanh nghiệp 5 Chương trình học thực hành Gồm 5 buổi thực hành trong 5 tuần, mỗi buổi 6 tiết Địa điểm: các phòng máy tính tại tầng 2, 3, 4 nhà B1 Nội dung thực hành: Elitech IT1 IT2 Website Website Website Nhà Xe tự Game thông hành minh 6 Chương trình học thực hành Tuần Nội dung Ghi chú 1 Làm quen với WordPress Phần chung 2 Tạo trang web trường CNTT&TT bằng WordPress Phần chung 3 Triển khai web tĩnh trên hạ tầng điện toán đám mây Phần chung Một trong 03 lựa chọn: 4.1. Làm quen với Unity, hoặc Tùy theo phân công 4 4.2. Làm quen với nhà thông minh, hoặc lớp thực hành. 4.3. Làm quen robot dò đường. Một trong 03 lựa chọn (nhất quán với Tuần 4): 5.1. Tìm hiểu về công cụ địa hình cùng một số điều Tùy theo phân công 5 khiển đồ hoạ, tự xây dựng trò chơi, hoặc lớp thực hành 5.2. Lập trình với nhà thông minh, hoặc 5.3. Lập trình robot dò đương. 7 Hình thức đánh giá điểm thi lý thuyết = ĐIỂM HỌC PHẦN / MOOC 30% điểm thực hành / phòng máy 50% điểm danh lớp lý điểm bài tập trước khi thuyết / MSTeams vào lớp / MOOC 10% 10% 8 Học liệu trên hệ thống MOOC soict.daotao.ai (1/3) https://soict.daotao.ai/courses/course- v1:SoICT+IT2000+2023-1 Đăng nhập bằng tài khoản/ mật khẩu email HUST ……@hust.edu.vn 9 Học liệu trên hệ thống MOOC soict.daotao.ai (2/3) Xem điểm các bài tập Sắp xếp theo nội dung V.d. giáo trình, sách tham khảo Sắp xếp theo thời gian Đã làm bài Giáo trình/ Học liệu chính Chưa làm bài 10 Học liệu trên hệ thống MOOC soict.daotao.ai (3/3) Các bài thực hành Có thể có bài tập kèm theo 11 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 2  HỘI ĐỒNG TRƯỜNG BAN GIÁM HIỆU KHỐI NGHIÊN CỨU Trung tâm Nghiên cứu Quốc tế về Trí tuệ Nhân KHỐI ĐÀO TẠO tạo (BKAI) TT Nghiên cứu Quốc tế Khoa Khoa học Máy tính về Công nghệ định vị sử dụng vệ tinh (NAVIS) Trung tâm An toàn An ninh thông tin (BKCS) Khoa Kỹ thuật Máy tính Trung tâm Công nghệ và Giải pháp Chuyển đổi số trong giáo dục (EdTech) Các phòng thí nghiệm độc lập Trung tâm Máy tính và Trung tâm Đổi mới Văn phòng Trường Thực hành sáng tạo KHỐI PHỤC VỤ - HỖ TRỢ 3 3 Đội ngũ cán bộ Tổng số cán bộ: 145. Số cán bộ cơ hữu: 102. Số cán bộ giảng dạy: 87. GS/PGS: 18. Cán bộ Tiến sỹ: 71 Từ nước ngoài: ~ 90%. Giảng viên nước ngoài: GS: 01 người Canada, Giáo viên ngoại ngữ: 11 người Nhật. 4  Cơ sở vật chất Tòa nhà B1: 11 tầng, dành cho phòng học thực hành, phòng học sau đại học, phòng thí nghiệm, các không gian làm việc chung, các trung tâm/lab nghiên cứu, CLB sinh viên... Cơ sở vật chất đang được nâng cấp mạnh mẽ: Phòng học hiện đại, và Các thiết bị tiên tiến phục vụ đào tạo và nghiên cứu. 8x NVIDIA A100 40GB GPU 5 Hoạt động đào tạo 03 lĩnh vực đào tạo chính 02 chương trình chuẩn 07 chương trình đào tạo 05 chương trình ELITECH (định hướng quốc tế hóa) Khoa học Máy tính Chương trình ELITECH chuẩn 54% 46% Kỹ thuật Khoa học Máy tính Dữ liệu Phân bổ sinh viên 6 MÔ HÌNH ĐÀO TẠO Kỹ sư Trí tuệ Nhân tạo Tạo sinh (Generative AI) Hoạt động nghiên cứu Tập trung vào các công nghệ mũi nhọn trong lĩnh vực ICT. Định hướng chuẩn mực quốc tế. Hợp tác chặt chẽ giữa Nhà trường và Doanh nghiệp: Các hoạt động hợp tác nghiên cứu và phát triển: mở “joint-lab”. Cân bằng giữa nghiên cứu hàn lâm cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Nghiên cứu định hướng đổi mới sáng tạo, khuyến khích tạo ra: Doanh nghiệp khởi nguồn (Spinoffs): cho Giảng viên; Doanh nghiệp khởi nghiệp (Startups): cho Sinh viên. 8 Nghiên cứu: Trung tâm Nghiên cứu Quốc tế về Công nghệ định vị sử dụng vệ tinh Trung tâm nghiên cứu hỗn hợp giữa ĐHBKHN và ĐHBK Torino (Italia) Tài trợ bởi Liên minh Châu Âu thông qua các chương trình tài trợ nghiên cứu như: FP7, Horizon 2020, The New Horizon... Lĩnh vực nghiên cứu: Các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu: Galileo/GPS/GLONASS/Beidou/QZSS; Xử lý tín hiệu định vị và thiết kế bộ thu; Tích hợp các hệ thống định vị với các hệ thống viễn thông, các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh với các hệ thống định vị quán tính; Định vị chính xác; Các nền tảng AIoT. 9 Nghiên cứu: Trung tâm An toàn – An ninh thông tin (BKCS) Trung tâm hợp tác giữa ĐHBKHN và Tập đoàn BKAV. Hướng nghiên cứu: Các phương pháp phát viện và phòng chống xâm nhập hệ thống; Đánh giá an toàn các hệ thống thông tin; Đảm bảo an toàn cho hạ tầng truyền thông và các hệ thống mạng thế hệ mới; Mã mật và các cơ chế bảo vệ bản quyền số. 10 Nghiên cứu: Trung tâm Nghiên cứu Quốc tế về Trí tuệ Nhân tạo (BKAI) Hợp tác giữa ĐHBKHN và Tập đoàn NAVER của Hàn Quốc Machine learning BioInformatics Natural language processing Intelligent Software Computer Engineering vision Intelligent Communication networks Distributed Optimization computing systems 08 lab nghiên cứu (mới thành lập 50+ nhà khoa học và 150+ sinh viên Lab nghiên cứu về Các mô hình nền tảng, ví dụ: ChatGPT) 11 Nghiên cứu: TT Công nghệ và Giải pháp Chuyển đổi số trong Giáo dục (EdTech Centre) Hợp tác giữa ĐHBKHN và Công ty Sun* của Nhật Bản Lĩnh vực nghiên cứu: Các nền tảng học trực tuyến tiên tiến: MOOC; Các công nghệ hỗ trợ học thích ứng, cá thể hóa người học; Thực tế tăng cường (AR) / Thực tế ảo (VR) ứng dụng trong đào tạo; “Gamification” bài học; Nền tảng quản trị đại học. 12 PTN độc lập: SoICT-TIKI Lab về Tối ưu trong Thương mại điện tử và Giao vận Hợp tác giữa ĐHBKHN và TIKI – Sàn Thương mại Điện tử hàng đầu Việt Nam; Hoạt động từ 10/2023. 13 Kết quả nghiên cứu Kinh phí nghiên cứu hàng năm: Công bố khoa học: ~22 tỷ đồng (~ 1 triệu USD). Số công bố ISI/Scopus: 147 Nguồn tài trợ: Số trích dẫn khoa học 3 năm cuối: 1565 Các chương trình tài trợ R&D của: Bộ Khoa học và Công nghệ; Bộ Giáo dục và Đào tạo; Sở KH&CN Hà Nội; Quỹ NAFOSTED; Quỹ Đổi mới sáng tạo của Tập đoàn Vingroup (VINIF)... 14 Nhân tài Đất Việt: Giảng viên Trường đạt 4/16 giải đã trao qua các năm. 15 Các kết quả nghiên cứu nổi bật gần đây: Xử lý ảnh y tế Tỷ lệ bỏ sót polyp đại tràng khi nội soi là cao: tỷ lệ bỏ sót polyp có thể dao động từ 20-47%; trong khi cứ tăng 1% tỷ lệ phát hiện u tuyến, nguy cơ ung thư ruột kết sẽ giảm 3%. Ở Việt Nam: Quá tải hệ thống y tế làm cho thời gian nội soi thường không đủ kỹ. Thêm vào đó sự khác biệt về chất lượng thiết bị nội soi, cũng như kinh nghiệm của đội ngũ bác sỹ, kỹ thuật viên tại các cơ sở y tế là rất lớn. Cần giải pháp vừa có thể tăng tỷ lệ phát hiện polyp đại tràng vừa đảm bảo hiệu quả kinh tế Nhóm nghiên cứu phát triển một hệ thống thời gian thực để hỗ trợ bác sĩ nội soi phát hiện polyp đại tràng và xác định các tổn thương có nguy cơ ác tính cao 16 Ví dụ: COOPY – Hệ thống phát hiện “đạo văn” (coopy.soict.ai) 20+ cơ sở giáo dục 30K+ đồ án / luận văn 2M+ tài liệu 17 Ví dụ: Hệ thống di động giám sát chất lượng không khí dựa trên AI (fi-mi.vn)  Các thành phần của FI-MI: Giám sát chất lượng không khí di động: : Nghiên cứu và chế tạo 30 thiết bị quan trắc không khí, lắp đặt trên xe bus tại HN; Vận hành thử nghiệm để xác định bản đồ ô nhiễm trong thành phố. 19 Kết quả nghiên cứu của Dự án FI-MI Trang web giám sát và dự đoán chất lượng không khí theo thời gian thực 20 Ví dụ: Hệ thống MOOC (daotao.ai) hướng tới hình thành phiên bản Coursera của VN Hơn: 100+ khóa học 50K+ học viên 21  daotao.ai nền tảng đào tạo chuyển đổi số cho công-viên chức cả nước trong khuôn khổ Đề án 06 của Chính phủ. 22 Ví dụ: Bộ thu định vị đa hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Multi-GNSS Một trong 50 nhóm đầu tiên trên Thế giới giải mã thành công tín hiệu của Bộ thu định vị đa hệ thống Hệ thống Galileo của Châu Âu GPS/GLONASS/Galileo/Beidou/QZSS Các hoạt động CGCN: Hệ thống quét vân tay thông minh BKCA 2021: Hệ thống cung cấp cho Bộ Công an trong khuôn khổ Dự án Sản xuất, cấp và quản lý căn cước công dân trên Toàn quốc: 2000+ thiết bị; Thu nhận vân tay của hơn 70 triệu người dân. 24 24 Ví dụ CGCN: Hệ thống giám sát xe chở tiền và hàng hóa đặc biệt NAVISTAR Các tính năng độc đáo: chống phá sóng, chống giả mạo tín hiệu, tự lập lịch... Khách hàng: Ngân hàng Nhà nước, và các NH lớn nhất VN: BIDV, VietinBank, MB. 25 Ví dụ CGCN: Hệ thống phân tích dữ liệu lớn thị trường bất động sản Report Price analysis Big data processing Natural language understanding Crawlers Chatbot Website Filters/deduplication Distributed Database Price heatmap Automated property evaluation model Tran, Hung Tien, Hiep Tuan Nguyen, and Viet-Trung Tran. "Large-scale geographically weighted regression on Spark”. Knowledge and Systems Engineering (KSE), 2016. First law of geography - Waldo Tobler: “Everything is related with everything else, but closer things are more related”. 27 Ví dụ CGCN: VBee – AI Voice Studio (vbee.vn) Hợp tác doanh nghiệp: Mạng lưới Doanh nghiệp đồng hành với SoICT 300+ doanh nghiệp hợp tác: các tập đoàn hàng đầu, DN vừa và nhỏ, các công ty khởi nghiệp... Vận hành bởi: Trung tâm Đổi mới sáng tạo: Các hoạt động: Hợp tác nghiên cứu phát triển; Thực tập doanh nghiệp cho sinh viên; Đồng hướng dẫn đồ án tốt nghiệp; Bài giảng đến từ doanh nghiệp; Khởi nghiệp – Đổi mới sáng tạo; Các hoạt động khác: CLB sinh viên, SoICT Innovation Day, SoICT Graduation Day, SoICT Day, Hackathon, Idea Challenge... 30 30 Hợp tác doanh nghiệp: Tài trợ 20 18 17.7 15.8 16 14 12 Bil. VND 10 9.5 8 6 4 2 0 2018-2019 2019-2020 2020-2021 34 Hợp tác doanh nghiệp: Tài trợ theo lĩnh vực hợp tác Cơ sở vật chất 17% Hỗ trợ sinh viên Đào tạo & Nghiên cứu 23% 60% Hợp tác doanh nghiệp: Các nhà tài trợ chính Khác 20% Vingroup 35% IBM 6% SAMSUNG 12% DuDuIT NAVER 12% 15% Đời sống sinh viên: Hoạt động câu lạc bộ 37  Mạng lưới cựu sinh viên Cựu sinh viên CNTT-BK nắm giữ các vị trí quan trọng nhất trong hầu hết các tập đoàn / công ty công nghệ nổi bật nhất Việt Nam, nhiều người thành danh ở các nước phát triển trên Thế giới. Vương Vũ Khải (K41) Nguyễn Tử Quảng (K37) Nguyễn Hà Đông (K49) Nhà sáng lập Zalo, phần mềm Nhà sáng lập và Chủ tịch của BKAV Flappy Birds nhắn tin số 1 Việt Nam; Thành viên chủ chốt của VNG – Kỳ lân công nghệ đầu tiên của Việt Nam 38 Hoàng Việt Anh (K36) Lữ Thành Long (K33) Trần Việt Hùng (K42) Chủ tịch FPT Telecom Nhà sáng lập và Chủ tịch của MISA Nhà sáng lập của GotIt (Mỹ) Phó TGĐ Tập đoàn FPT 39  Phùng Văn Cường (K44) Hoàng Nam Tiến (K31) Phạm Quang Hiếu (K45) Nguyễn Huy Dũng (K46) Tổng Giám đốc Viettel Global Phó Chủ tịch Hội đồng Trường Đại Quyền Cục trưởng Cục CNTT Thứ trưởng Bộ Thông tin học FPT Bộ Tư pháp và Truyền thông 8/2024: Phó Bí thư Tỉnh ủy, Chủ tịch UBND tỉnh Thái Nguyên 40 Làm thế nào để học tốt tại SoICT? Nghiêm túc; Chủ động; Sáng tạo; với tâm thế Toàn cầu hóa. 41  THANK YOU! soict.hust.edu.vn  Bài giảng: Nhập môn Công nghệ Thông tin và Truyền thông Bài 2: Lịch sử phát triển của máy tính 3  Lịch sử tính toán Bàn tính được sử dụng ở vùng Thước trắc tinh (Astrolabe) Lưỡng Hà (2700–2300 BC) giúp tính toán định vị trên biển Thước tính logarith Tính toán (computation) là việc thực hiện các phép tính số học / phi số học, và tuân theo một quy trình thực hiện được xác định rõ ràng (ví dụ: một thuật toán). 4  Computer là người hay là máy? Johannes Kepler (1571-1630) “Người tính” làm việc tại NACA những năm 1950s “Người tính toán” (human computer) được đề cập đầu tiên vào Tk17, khi các nhà thiên văn học Thời Phục hưng cần thực hiện các phép tính để xác định vị trí các hành tinh. Trong WWI và WWII, người tính toán được dùng nhiều cho mục đích của quân đội: xây dựng bản đồ, trắc đạc, định vị/dẫn đường, tính toán đường đạn… Người tính toán / Máy tính toán (computer): con người hoặc các thiết bị thực hiện các phép tính. 5 Máy tính (dạng calculator) cơ học đầu tiên – Step Reckoner Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 1694: G.W. Leibniz sáng chế ra máy tính có thể thực hiện +, -, x, ÷ đầu tiên sử dụng các bánh răng quay (nguyên lý tương tự bàn tính). 6 Ví dụ: Bảng tính sẵn logarithm Ứng dụng trong chiến tranh (ví dụ: tính toán đường đạn…) 8  Máy tính cơ học của Babbage – Cha đẻ của máy tính Máy “difference engine” Máy “analytical engine” Charles Babbage (1791–1871) cha đẻ của máy tính hiện đại: 1820: “difference engine” để tự động tạo các bảng toán học (chẳng hạn như bảng logarit, bảng thủy triều và bảng thiên văn) 1832: “analytical engine” có bộ xử lý trung tâm (xử lý các cấu trúc rẽ nhánh, lặp) và bộ nhớ lưu trữ. Câu lệnh lưu trong các bìa đục lỗ) -> Máy tính đa mục đích đầu tiên trên Thế giới. 9 Lập trình viên đầu tiên trên Thế giới 1842-1843: Viết cách tính chuỗi số Bernoulli bằng cách dùng máy tính của Babbage – Chương trình máy tính đầu tiên trong lịch sử. Bộ Quốc phòng Mỹ đặt tên bà cho một ngôn ngữ lập trình ra đời năm 1980 Nữ bá tước Ada Lovelace (1815 –1852) 10 Máy tính cơ học tương tự (mechanical analog computer) Ví dụ: Máy Albert Michelson 11 Máy tính cơ điện tử (electromechanical) sơ khai Herman Hollerith (1860 – 1929) 1889: Luận án tiến sỹ “An Electric Tabulating System” tại Đại học Columbia. 1890: chế tạo máy giúp công tác kiểm đếm hồ sơ trong Tổng điều tra dân số Mỹ (giảm từ 10 năm xuống còn 2,5 năm). 1911: thành lập Computing-Tabulating-Recording Company. 1925 đổi thành International Business Machines (IBM) 12 Đại số Boolean – Nền tảng của máy tính hiện đại George Boole (1815 – 1964) 1847: Giới thiệu khái niệm Đại số Boolean, một nhánh của đại số trong đó giá trị của các biến là TRUE hoặc FALSE (1 hoặc 0). Các phép toán chính là phép “cộng” (“OR” hay “ ”), phép “nhân” (“AND” hay “”) hay phép “phủ định” (“NOT” hay “”). Đại số Boolean là nền tảng cơ bản trong sự phát triển của điện tử kỹ thuật số, và được cung cấp cho tất cả các ngôn ngữ lập trình hiện đại, cũng như trong lý thuyết tập hợp và thống kê 13 Các phép toán Boolean (các cổng logic) và cấu hình chuyển mạch Phép AND: 14  Phép OR: 15  Phép NOT: 16  Phép XOR: 17 Phối hợp các cổng logic thực hiện các phép toán số học Về bản chất: phối hợp các chuyển mạch để thực hiện các phép toán. Bộ Half Adder: 18  Bộ FULL ADDER: 19  Bộ cộng 2 số 8 bit: 20  Chuyển mạch bằng Rơ-le cơ điện (electromechanical relays) Bình thường chuyển mạch ở trạng thái mở (FALSE, hay 0) Dòng điện qua cuộn dây của rơ-le tạo ra một từ trường hút lõi sắt non làm thay đổi công tắc chuyển mạch sang trạng thái đóng (TRUE, hay 1) 21  Máy tính cơ điện Konrad Zuse (1910-1995) Máy tính cơ học không phù hợp cho các hàm toán học bậc cao. 1941: Zuse phát minh ra chiếc máy tính số đầu tiên chạy hoàn toàn tự động, có thể lập trình được sử dụng công nghệ “cơ điện” – Máy Z3: Với thành phần cơ bản là rơ-le cơ khí điều khiển bằng điện; Dựa trên nền tảng Logic Boolean, và tính toán với số nhị phân dấu phẩy động (binary floating point number) => lần đầu tiên đưa khái niệm 0, 1 vào máy tính; Tạo ra ngôn ngữ lập trình đầu tiên Plankalkül; Khởi nghiệp và cung cấp ra thị trường 800 chiếc máy. 22 Một số ví dụ tiêu biểu của máy tính cơ điện tử Máy mã hóa/giải mã Enigma Máy “bẻ mã hóa” Enigma của Phát-xít Đức của Anh – thiết kế bởi Turing 23 Ví dụ: Harvard Mark 1 IBM sản xuất năm 1944 cho Dự án Manhattan. 765 nghìn linh kiện, 3 triệu kết nối, 800 km dây dẫn, trục đồng bộ 15m sử dụng động cơ 5 mã lực. 3 phép + hoặc - /giây; Phép “x” trong 6 giây; Phép “÷” trong 15 giây. Lượng giác > 1 phút. 3500 rơ-le, tốc độ lớn nhất 50Hz, dễ hỏng, hay bị côn trùng tấn công (khái niệm “bug” lập trình) 24 Cần Phương án thay thế Rơ-le cơ điện John Ambrose Fleming (1849 – 1945) 1904: Phát minh ra van nhiệt điện cho phép dòng điện đi theo một chiều Tuy nhiên chưa có cơ chế tắt hoặc mở van nhiệt điện 25 Ống chân không (vacuum tube) Lee De Forest (1873 – 1961) 1906: phát minh ra ống chân không, bổ sung thành phần grid vào trong van nhiệt. Ống chân không hoạt động tương tự như rơ-le, nhưng đóng/mở bằng điện, tốc độ nhanh và tin cậy hơn 26  Máy tính điện tử sử dụng ống chân không Tommy Flowers Máy tính Colossus (1905 – 1998) (1943) Rơ-le hoạt động chậm chạp và thiếu tin cậy, Flower phát minh ra máy tính số hoàn toàn điện tử đầu tiên trên TG (ko còn phần cơ học) thông qua sử dụng ống chân không (1600 bóng) thay vì sử dụng rơ-le cơ khí. Mục đích để giải mã bản tin của Đức Quốc xã. Được coi là máy tính điện tử đầu tiên có thể lập trình, thông qua kết nối dây dẫn. 27 Máy tính điện tử sử dụng ống chân không của Mỹ Máy tính ENIAC – Mỹ (1945) 1946: John Mauchly và J. Presper Eckert của ĐH Pensynvania phát triển máy tính ENIAC (thập phân) đa chức năng, có thể lập trình được. Nặng 30 tấn, tiêu thụ 200kWh, 18.000 ống chân không. Ống chân không hay bị hư hỏng, hoạt động ½ ngày trước khi sự cố. 1950 thoái trào máy dùng ống chân không 28 Khái niệm về máy tính hiện đại của Turing Alan Mathison Turing (1912 – 1954) 1936: “On Computable Numbers” giới thiệu ý tưởng về "Universal computing machine“, hay được biết đến với tên “Universal Turing machine”, với ý tưởng: Một chiếc máy có thể tính được mọi thứ (có thể tính toán) bằng thực hiện các câu lệnh (chương trình) được lưu trữ từ trước => Máy tính có thể được lập trình. 29  Máy tính điện tử có chương trình lưu trữ Manchester Baby – Anh (1948) Máy tính số điện tử chương trình được lưu trữ và đa mục đích đầu tiên được phát triển bởi ĐH Manchester bởi F.C. Williams and Tom Kilburn. Royal Society tài trợ 30K pound, tương đương 1,3M pound hiện tại. Tốc độ thực thi 1100 câu lệnh / giây (hiện tại: Intel Core i9: 412,090). Bộ nhớ 1K bit. Dài 5.2 m, cao 2.24 m, nặng 1 tấn vs. Intel Core i9 3.75cm x 3.75cm Chương trình đánh cờ đầu tiên (AI) được phát triển trên máy này vào năm 1951 30 Máy tương tự của Mỹ - EDVAC Cùng được phát triển bởi các nhà sáng chế ra ENIAC, John Mauchly and J. Presper Eckert, ĐH Pensynvania vào năm 1949. Trên cơ sở dự án 100K USD tài trợ của QĐ Mỹ vào năm 1946. Không như ENIAC, EDVAC là máy tính nhị phân, và có khả năng lưu trữ chương trình. Jon Von Neumann là tư vấn Máy tính EDVAC – Mỹ của dự án (1949) 31 Jon Von Neumann – Cha đẻ của máy tính hiện đại?!!! Jon Von Neumann (1903 – 1957) Một người “ngưỡng mộ” khái niệm về máy tính của Turing. Tư vấn cho dự án EDVAC. Từ EDVAC tổng quát hóa thành “Kiến trúc Von Neumann” cho các máy tính số điện tử trong tài liệu: First Draft of a Report on the EDVAC, công bố năm 1945 32 Thế hệ máy tính điện tử thứ 2 – Sự ra đời của Transistor Julius Edgar Lilienfeld William Shockley (1882 – 1963) - Leipzig University (1910 – 1989) - Bells lab Phát minh ra transistor lưỡng Tạo ra transistor đơn cực cực nối 1951 FET đầu tiên sử dụng vật liệu bán dẫn vào năm (1925) Mở “Shockley Semiconductor Laboratory” “Người mang silicon đến Silicon Valley” 33  Transistor đóng vai trò như một chuyển mạch Sử dụng vật liệt bán dẫn (vừa có thể dẫn điện, vừa có thể cách điện). Bật/tắt 10.000/s, nhỏ, gọn và bền hơn rơ-le và ống chân không. 34 Máy tính hoàn toàn transistor Từ 1955 trở đi, transistors thay thế các ống chân không trong thiết kế máy tính, với ưu điểm: Nhỏ hơn, Tiêu thụ năng lượng ít hơn, tỏa ít nhiệt hơn, Tin cậy và có vòng đời dài hơn ống chân không. 1955: Harwell CADET 1957: IBM 608 chế tạo bởi Harwell Dekatron Computer máy tính transistor thương mại đầu tiên 35 Công nghệ chế tạo transistor MOS MOS transistor Mohamed M. Atalla Dawon Kahng (1924 – 2009) (1931 – 1992) 1959: Metal–Oxide–Silicon Field-Effect transistor (MOSFET), còn gọi là MOS transistor, với ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, khả năng mở rộng cao, tiêu thụ năng lượng rất thấp, mật độ cao hơn transistor lưỡng cực nối. Phù hợp sản xuất đại trà, và tích hợp mật độ cao tạo nên các mạch tích hợp (Integrated Circuits – IC). Có thể được sử dụng để tạo ra các phần tử lưu trữ trong các bộ nhớ Tạo ra cuộc cách mạng trong chế tạo máy vi tính 36 Mạch tích hợp (Integrated Circuit – IC) Jack Kilby (1923 – 2005) 1958: tạo ra mạch tích hợp IC (chứa nhiều MOSFET trong một thiết bị - hộp) đầu tiên trên Thế giới. Tuy nhiên, IC này chưa phải loại nguyên khối, vẫn cần nối dây, dẫn đến khó sản xuất hàng loạt. 37  IC nguyên khối Robert Noyce (1927 – 1990) 1959: chế tạo IC nguyên khối đầu tiên, với tất cả thành phần được đưa lên một con chip làm bằng silicon và kết nối bằng đường mạch đồng. Hầu hết IC hiện tại được thiết kế theo mô hình đề xuất bởi Noyce. “Mayor of Silicon Valley”: sáng lập ra Intel năm 1968, cùng với Gordon Moore. 38  Chế tạo IC sử dụng kỹ thuật quang khắc Máy quang khắc sẽ dùng ánh sáng (và hóa chất ăn mòn) để khắc một số đường nhất định lên tấm silicon phủ phim nhạy sáng để tạo ra các transistor và các mạch dẫn kết nối. 39 ASML – Công ty nắm giữ “trái tim” của ngành công nghệ toàn cầu Công ty Hà Lan độc quyền công nghệ quang khắc sử dụng tia cực tím bước sóng 13,5nm để sản xuất chip 7nm, 5nm. Trị giá ước tính 500B$ vào cuối 2022. Mỗi năm chỉ sản xuất được 30 máy (150M$/máy) Mỹ “cấm” không được xuất khẩu cho Trung Quốc 40 41 42 Định luật Moore (Moore’s Law) “Số lượng bóng bán dẫn (transistor) trong một mạch tích hợp (IC) tăng gấp đôi sau mỗi hai năm” Định luật Moore: Gordon Moore (1929) là một quan sát và phản ánh của một xu hướng phát triển, là một mối quan hệ thực nghiệm được hình thành trên kinh nghiệm trong sản xuất, KHÔNG phải là một quy luật vật lý. 43  Bài 3: Số hóa tận dụng sức mạnh của máy tính 1 Nội dung bài học Tận dụng sức mạnh của máy tính trong xử lý dữ liệu, tạo lập thông tin, và phát triển tri thức. Các khái niệm cơ bản: dữ liệu, thông tin, tri thức. Làm thế nào để có dữ liệu số - điều kiện cần để sử dụng máy tính xử lý dữ liệu: Mối quan hệ giữa dữ liệu và tín hiệu Biểu diễn tín hiệu: miền thời gian và miền tần số Vai trò của Biến đổi Fourier Quy trình tạo dữ liệu số: Rời rạc hóa (sampling): Định lý Nyquist-Shannon Lượng tử hóa (quantization) Mã hóa (coding) Các lợi ích của “số hóa”. Từ Bài 2... Máy tính điện tử như hiện có được xây dựng dựa trên nền tảng: Đại số Bool: chỉ với hai giá trị True (1) và False (0) – tương ứng trạng thái bật/tắt của một chiếc “công-tắc” – cùng với các phép logic cơ bản là có thể thực hiện biểu diễn và tính toán số học; “Công-tắc”: và với cách “nối mạng, đi dây” nối các công- tắc lại là ta có thể thực hiện được việc: Biểu diễn: Bật là 1, và Tắt là 0; Tính toán: tạo ra các mạch AND/OR/XOR/NOT, từ đó tạo ra các bộ CỘNG, TRỪ, NHÂN, CHIA phục vụ tính toán số học; Vì vậy, cần một loại “Công-tắc” bật/tắt có điều khiển và NHANH, TIN CẬY, TIÊU THỤ ÍT NĂNG LƯỢNG => Bóng bán dẫn, hay còn gọi là TRANSISTOR Tóm tắt “Sức mạnh của máy tính”!!! Tốc độ tính toán: máy tính cho phép thực hiện các tác vụ rất nhanh, nhiều tác vụ cùng một lúc (đa nhiệm), và xử lý một lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn. Tính đa dụng: Máy tính có thể thực hiện một cách đa dạng các tác vụ (được chỉ thị thông qua phần mềm), trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt các tác vụ có tính “lặp đi, lặp lại” một cách rất hiệu quả. Tác vụ máy tính có thể xử lý được phụ thuộc chủ yếu và sức sáng tạo của con người. Độ chính xác và tin cậy: máy tính thực hiện công việc một cách tinh cậy và chính xác, tuân theo “chỉ thị” được thiết lập (phần mềm). Khả năng lưu trữ: máy tính có khả năng lưu trữ lượng lớn dữ liệu và sẵn sàng để xử lý bất kỳ lúc nào. 4 Làm thế nào có thể tận dụng được sức mạnh của MTĐT? Dữ liệu số, và Phần mềm xử lý phù hợp. 5 Dữ liệu, Thông tin và Tri thức Dữ liệu (data): là tập hợp các giá trị rời rạc hoặc liên tục chứa thông tin trong đó. Các giá trị này mô tả: số lượng, chất lượng, sự kiện, số liệu thống kê... về một sự vật/sự việc. Ví dụ: nhiệt độ thế giới trong năm 2016. Thông tin (information): xử lý dữ liệu cho chúng ta thông tin, phần có ích của dữ liệu. Hay nói cách khác thông tin là kết quả thu được dưới dạng ý nghĩa (meaning), và bối cảnh (context) sau khi xử lý dữ liệu. Ví dụ: dựa trên thống kê nhiệt độ trong năm 2016, ta tính toán trung bình và so sánh với quá khứ thì thấy: đây là một năm có nhiệt độ cao nhất từ trước đến nay. 6  Tri thức (knowledge): thu thập, và xử lý thông tin cho chúng ta tri thức, phần hữu dụng nhất của thông tin. Hay nói cách khác Tri thức là sự hiểu biết về một chủ đề mà bạn có được nhờ kinh nghiệm hoặc qua quá trình học tập, nghiên cứu. Ví dụ: năm 2016 là năm xảy ra hiện tượng El Niño, các năm trước có hiện tượng El Niño cũng nóng hơn bình thường, do vậy tri thức tạo ra: Hiện tượng El Niño làm tăng nhiệt độ trên Trái Đất. 7 Một ví dụ khác 8 Tháp dữ liệu – thông tin – tri thức – giá trị Giá trị (Ra quyết định) (Tổng hợp) (Phân tích) (Tổng hợp) (Tổ chức dữ liệu) (Thu thập) 9 So sánh Dữ liệu – Thông tin – Tri thức Xuất phát điểm từ dữ liệu thô 10  (chắt lọc) (Trí tuệ) 11 Con đường hình thành tri thức từ dữ liệu Vai trò chính của Công nghệ Thông tin Đẩy nhanh quá trình từ dữ liệu thành thông tin đòi hỏi “processing - xử lý” hiệu quả. PHẢI TẬN DỤNG SỨC MẠNH CỦA MÁY TÍNH 12 Làm thế nào có thể tận dụng được sức mạnh của MTĐT? (lặp lại slide) Dữ liệu số, và Phần mềm xử lý phù hợp. 13 Làm thế nào để có dữ liệu số? 14  Mối quan hệ giữa dữ liệu (data) và tín hiệu (signal) Tín hiệu là biểu diễn về mặt vật lý của dữ liệu. Nếu dữ liệu liên quan đến “biểu diễn về mặt logic” của thông tin (ở dạng thô) thì (đến cuối cùng) Tín hiệu có thể coi là “biểu diễn về mặt vật lý” của thông tin. Các hệ thống xử lý dữ liệu về bản chất là các hệ thống vật lý, vì vậy, dữ liệu luôn tồn tại dưới dạng tín hiệu (một hiện tượng vật lý nào đó) trong các hệ thống vật lý. Ví dụ: các bit “biểu diễn” trong máy tính thông qua dòng điện (giá trị điện áp đưa vào transistor). Tín hiệu điện Dữ liệu 15  Mối quan hệ giữa dữ liệu và tín hiệu (tiếp) Ví dụ: Dữ liệu âm thanh thì trong thế giới vật lý, cường độ sóng âm (áp suất không khí) tại một thời điểm theo thời gian là tín hiệu biểu diễn dữ liệu này. Biến đổi trong áp suất không khí (ví dụ phát âm nguyên âm “e” ). 16  Mối quan hệ giữa dữ liệu và tín hiệu (tiếp) Nếu dữ liệu là hình ảnh thì trong thế giới vật lý cường độ ánh sáng tại một vị trí (2D) là tín hiệu biểu diễn dữ liệu này. Dữ liệu Tín hiệu (cường độ ánh sáng tại mỗi điểm ảnh) 17 Mối quan hệ giữa dữ liệu và tín hiệu (tiếp) Ngoài ra dữ liệu ở dạng bất kỳ có thể được biểu diễn dưới dạng hiện tượng vật lý thông dụng, như: điện - tín hiệu điện (truyền có dây), sóng điện từ - tín hiệu điện từ (truyền không dây), hoặc sóng âm (truyền dưới nước)... thông qua các bộ chuyển đổi (transducer). (sóng điện từ) (sóng âm) (dòng điện) (sóng điện từ) (dòng điện) (sóng âm) Ánh sáng, sóng âm, điện, sóng điện từ... là các hiện tượng vật lý, khi các hiện tượng vật lý này biểu diễn dữ liệu (theo mong muốn của con người) thì ta có tín hiệu. 18  Trong thực tế tín hiệu tồn tại ở dạng nào? Liên tục theo thời gian Rời rạc theo thời gian Tín hiệu tương tự Liên tục theo biên độ (giá trị) Loại phổ biến trong tự nhiên Tín hiệu số Rời rạc theo biên độ (giá trị) Loại xử lý được trong máy tính 1. Tín hiệu biểu diễn nhiệt độ phòng là loại nào? 3. Dân số Việt Nam theo thời gian thực? 2. TH biểu diễn nhiệt độ phòng theo giờ là loại nào? 4. Dân số Việt Nam theo năm? 19 Làm thế nào để có tín hiệu số (dữ liệu số)? (xấp xỉ dựng lại tín hiệu gốc) (khôi phục lại, nội suy) Từ tín hiệu liên tục (tương tự) sang tín hiệu số, trải qua 2 bước: Bước 1 - Lấy mẫu (sampling): rời rạc theo thời gian, rồi Bước 2 - Lượng tử hóa (quantization): rời rạc theo biên độ. Muốn sang dữ liệu số cần thêm: Bước 3 – Mã hóa (coding): mã hóa các giá trị biên độ thành mã nhị phân 20 21  Quá trình lấy mẫu Rời rạc hóa tín hiệu theo thời gian: thông qua lấy các giá trị tại các điểm rời rạc theo thời gian, với điều kiện, sau này có thể “khôi phục lại” tín hiệu liên tục (gốc) ban đầu 22 Lấy mẫu sao cho đủ? Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon Harry Nyquist Claude Shannon (1889 – 1976) (1916 – 2001) Theo Nyquist và Shannon thì: nếu tần số lấy mẫu (số mẫu lấy trong 1s) mà tối thiểu bằng 2 lần tần số lớn nhất của tín hiệu thì có thể xây dựng lại tín hiệu gốc từ tín hiệu rời rạc. Tần số của tín hiệu Tần số xác định là gì? thế nào? 23  Tín hiệu tuần hoàn Là tín hiệu có dạng sóng lặp lại sau mỗi chu kỳ: Biểu diễn hàm số: 𝑠 a + 𝑇 = 𝑠 a − ∞ < a < +∞, với T được gọi là chu kỳ (s) Ví dụ: tín hiệu hình sin: sin a + 2𝜋 = sin( a) Tín hiệu tuần hoàn được biểu diễn bởi: Biên độ (A), đơn vị theo hiện tượng vật lý, ví dụ với điện: V. Tần số (f) (Hz): số lần dao động lặp lại trong 1s, với 𝑓 = 1/𝑇. Bước sóng (), với  = v/f = v x T, với v là vận tốc lan truyền của hiện tượng vật lý, với dòng điện và sóng điện từ: v = C = 3.108 m/s. =>  là quãng đường tín hiệu lan truyền trong 1 chu kỳ. A 24 (Tần số và biên độ) 25  Ví dụ về tín hiệu tuần hoàn 26 Tín hiệu không tuần hoàn (aperiodic signal) Ngược lại với tín hiệu tuần hoàn, tín hiệu không tuần hoàn không lặp lại theo thời gian. 27 Phổ tín hiệu (hay biểu diễn tín hiệu theo tần số) Tín hiệu được biểu diễn trong: Miền thời gian: sự biến thiên của biên độ theo thời gian; Miền tần số: sự biến thiên của năng lượng tín hiệu theo tần số. 3 tín hiệu tuần hoàn thành phần Tín hiệu tuần tạo nên s(t) hoàn xem xét s(t) Phổ tín hiệu 𝟏 𝟏 𝒔 • = 𝐬𝐢𝐧 Ð𝝅𝒇 • + 𝐬𝐢𝐧 Ð𝝅 Ñ𝒇 • + 𝐬𝐢𝐧( Ð𝝅 𝟓𝒇 •) Ñ 𝟓 28  Biến đổi Fourier – Ước lượng phổ tín hiệu Theo Fourier, bất kỳ tín hiệu nào cũng có thể được “phân rã” thành tổng hợp của các tín hiệu lượng giác tuần hoàn (hình sin hoặc cos) với tần số, biên độ và góc pha khác nhau. Jean Baptiste Joseph Fourier (1768 - 1830) 29  Nếu tín hiệu tổng hợp là tín hiệu tuần hoàn thì tín hiệu này được tổng hợp từ các tín hiệu tuần hoàn có tần số rời rạc. 30  Nếu tín hiệu tổng hợp là tín hiệu không tuần hoàn thì tín hiệu này được tổng hợp từ các tín hiệu tuần hoàn có tần số trong dải thay đổi liên tục. 31 Phổ tín hiệu và Lấy mẫu – Định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon Harry Nyquist Claude Shannon (1889 – 1976) (1916 – 2001) Nhờ Biến đổi Fourier chúng ta biết được phổ của tín hiệu, và qua đó biết được tần số lớn nhất của tín hiệu. 𝑭𝑠 ≥ 2𝒇 Z𝑎𝑥 Theo Nyquist và Shannon thì: nếu tần số lấy mẫu (số mẫu lấy trong 1s) mà tối thiểu bằng 2 lần tần số lớn nhất của tín hiệu thì có thể xây dựng lại tín hiệu gốc từ tín hiệu rời rạc. 32 Làm thế nào để đảm bảo “khôi phục lại” tín hiệu gốc? 𝐹𝑠 = 2.0𝑓𝑠𝑖𝑔 [𝑎𝑙 Khôi phục được “gần đúng” tín hiệu gốc 𝐹𝑠 = 1.9𝑓𝑠𝑖𝑔 [𝑎𝑙 Không thể khôi phục được tín hiệu gốc 𝐹𝑠 = 1.1𝑓𝑠𝑖𝑔 [𝑎𝑙 Không thể khôi phục được tín hiệu gốc 33  Lượng tử hóa (rời rạc theo biên độ) Sau quá trình lấy mẫu, tín hiệu thu được có giá trị liên tục theo biên độ, và cần phải được “lượng tử hóa” để biến thành tín hiệu số. Sai số lượng tử 100 101 111 100 010 001 011... (dữ liệu số đầu ra) 111 110 101 100 011 010 001 000 34 35 Lượng tử hóa: bao nhiêu mức là đủ Càng nhiều mức (số lượng bit mã hóa càng lớn) thì sai số lượng tử càng nhỏ, tín hiệu khôi phục được càng gần tín hiệu gốc 36  Âm thanh gốc (“tương tự”) Âm thanh số hóa 4 mức (2 bit) Âm thanh số hóa 16 mức (4 bit) Âm thanh số hóa 256 mức (8 bit) 37  Chuẩn số hóa cơ bản (âm thanh mono – đơn kênh) Để giảm kích thước dữ liệu số có thể áp dụng các kỹ thuật nén có mất mát dữ liệu: Ví dụ MP3, dựa trên “Phương pháp mã hóa theo cảm thụ”: chỉ tập trung vào các âm thanh mà tai người nghe được, và loại bỏ các âm thanh không nghe thấy, kết quả “data rate” còn 64kbit/sec (tỷ lệ nén 11:1 so với CD), hay 128kbps với hai kênh (âm thanh nổi stereo). 38 Tóm tắt quy trình tạo ra dữ liệu âm thanh số Dữ liệu số, dòng bit, lưu thành file trên máy tính Nguồn phát âm thanh Sự biến đổi áp suất không khí, qua micro Rời rạc hóa tín hiệu được chuyển thành điện áp có giá trị thay đổi tương tự (liên tục) liên tục (tín hiệu điện liên tục) 39 Tổng kết tạo dữ liệu số Xử lý dữ liệu tạo cho ta thông tin, và việc xử lý hiệu quả nếu đem vào xử lý trong máy tính (tận dụng sức mạnh tính toán) Trong thực tế: Dữ liệu tồn tại dưới dạng các biểu diễn hiện tượng vật lý, gọi là tín hiệu; Tín hiệu “thông thường” ở dạng “không thân thiện” với máy tính (ie. không phải dạng số); Do vậy phải “số hóa” tín hiệu để tạo ra tín hiệu số, sau đó mã hóa thành dữ liệu số; Số hóa gồm: (1) lấy mẫu; (2) lượng tử hóa; và (3) mã hóa; Lấy mẫu mà vẫn đảm bảo khôi phục lại tín hiệu gốc thì tuân theo Định luật Nyquist-Shannon; Lượng tử hóa càng nhiều mức (nhiều bit sau mã hóa) thì càng gần với tín hiệu gốc (cân bằng giữa chất lượng và chi phí) 40  Ngoài tận dụng sức mạnh máy tính thì chuyển sang tín hiệu (dữ liệu) số được lợi gì nữa? 41  Lợi ích của dữ liệu số Xử lý tính toán trong máy tính, tận dụng sức mạnh của máy tính, thuận tiện trong việc cài đặt các thuật toán phức tạp, nhưng mạnh mẽ thao tác trên con số để xử lý dữ liệu. Ví dụ: kỹ xảo âm thanh, hình ảnh, video...  Tin cậy (1): có khả năng chống chịu với ảnh hưởng của tạp âm / nhiễu tốt hơn tín hiệu tương tự, đặc biệt trong truyền thông. Tín hiệu nhận được PHẢI ĐỒNG DẠNG Tín hiệu nhận được KHÔNG CÓ YÊU với tín hiệu gốc => YÊU CẦU KHÓ CẦU ĐỒNG DẠNG, CHỈ CẦN DUY TRÌ MỨC PHÂN BIỆT (0 VÀ 1) => DỄ HƠN 43  Tin cậy (2): Sử dụng bộ lặp (repeater) hiệu quả hơn sử dụng bộ khuếch đại (amplifier) trong truyền thông tương tự. 44  Thuận tiện trong lưu trữ và chia sẻ: Dữ liệu số không phụ thuộc vào môi trường lưu trữ và truyền thông nào cụ thể. Ví dụ: Copy từ đĩa từ sang băng cassette (dữ liệu tương tự) cần các thiết bị đặc biệt. Trong khi với dữ liệu số thì chỉ là các bit, việc copy và lưu trữ rất đơn giản. Hiệu quả trong nén dữ liệu ở dạng số, ví dụ: MP3. 45 Bài tập Yêu cầu: Số hóa một bài hát có thời lượng 5 phút. Biết: Băng thông (dải tần số) của tín hiệu giọng nói và âm nhạc là từ 16 Hz đến 20 KHz. Lựa chọn số hóa với tần số lấy mẫu phù hợp tối thiểu, và lưu trữ 16 bit cho mỗi mẫu. Hỏi: Ổ cứng cần tối thiểu dung lượng lưu trữ còn trống là bao nhiêu để lưu bài hát này? 46 Bài 4: Lịch sử phát triển truyền thông 1 Khái niệm truyền thông (communication) Communication có gốc Latin là “communicare”, nghĩa là: “chia sẻ”, hoặc “làm cho phổ biến”, vì vậy, communication có thể hiểu là việc truyền và chia sẻ thông tin giữa các cá nhân (hoặc nhóm) để đi tới những hiểu biết chung. Trong đó, việc mọi người hiểu được thông tin (hay ý tưởng) là quan trọng nhất. 2 Phân loại các hình thức truyền thông 3  Tiếng nói 70.000 TCN: con người bắt đầu giao tiếp bằng lời nói, cùng thời điểm người thông minh rời khỏi Châu Phi. Cùng với sự phát triển của cơ quan phát âm, con người hình thành khả năng mã hóa suy nghĩ của họ bằng âm thanh - một phương pháp phụ thuộc vào khả năng phức tạp trong việc kiểm soát môi, lưỡi và các thành phần khác của bộ máy phát âm. 4  Vẽ / Khắc / Viết Tranh vẽ trên đá (cave painting): đầu tiên khoảng 30.000 trước CN tìm thấy tại Hang Chauvet-Pont-d'Arc (Pháp). Tranh khắc trên đá (petroglyphs): 10.000-12.000 năm tuổi. Tranh vẽ tại Hang Chauvet-Pont-d’Arc Tranh khắc đá tìm thấy ở Libya 5  Biểu diễn tượng hình (pictograms) Biểu tượng hình là một biểu tượng thể hiện một khái niệm, đồ vật, hoạt động, địa điểm hoặc sự kiện bằng hình ảnh minh họa. Được sử dụng từ khoảng 9000 trước CN. 6 Chữ tượng hình (ideograms) Chữ tượng hình (ideograms) là những ký hiệu đồ họa được sử dụng để mô tả các từ, ý tưởng hoặc khái niệm. Phân biện với biểu diễn tượng hình (pictograms) là sự thể hiện đồ họa của một vật thể. Ví dụ: chữ Hán, ký hiệu Toán học. Chữ Triều Tiên có phải tượng hình? 7 Hệ thống chữ viết biểu đạt ngôn ngữ (writing system) Lịch sử chữ viết ghi dấu sự phát triển của việc diễn đạt ngôn ngữ bằng hệ thống dấu hiệu và cách thức những dấu hiệu này được sử dụng cho những mục đích khác nhau ở các xã hội khác nhau. Hệ thống chữ viết là một phương pháp thể hiện trực quan giao tiếp bằng lời nói, dựa trên chữ viết và một bộ quy tắc điều chỉnh việc sử dụng nó. 6 hệ thống chữ viết lịch sử chính: (từ trái sang phải, từ trên xuống dưới): Chữ tượng hình Sumer, và Chữ tượng hình Ai Cập (3500 TCN); Âm tiết Trung Quốc (TK 16 TCN), và Chữ nêm Ba Tư cổ; Bảng chữ cái La Mã , Devanagari của Ấn Độ. 8  Phân loại hệ thống chữ viết: 03 loại Hệ thống chữ tượng hình (logogram) là một ký tự viết đơn thể hiện một từ ngữ pháp hoàn chỉnh. chữ Nhật (Mặt Trời) Hán tự cổ Hệ thống âm tiết (syllabary): là một hệ thống chữ viết sử dụng các ký hiệu để thể hiện các âm tiết, thay vì các chữ cái riêng lẻ. Mỗi ký hiệu đại diện cho sự kết hợp của một phụ âm và một nguyên âm. Ví dụ, trong chữ hiragana của Nhật Bản, ký hiệu か (ka) đại diện cho âm tiết “ka”, là sự kết hợp của phụ âm “k” và nguyên âm “a”. Bảng chữ cái (alphabet) là một hệ thống chữ viết sử dụng các ký hiệu để thể hiện các âm thanh hoặc âm vị riêng lẻ. Mỗi ký hiệu trong bảng chữ cái đại diện cho một âm thanh duy nhất, chẳng hạn như phụ âm hoặc nguyên âm. Ví dụ: trong bảng chữ cái tiếng Anh, chữ “b” đại diện cho âm “buh”, trong khi chữ “a” đại diện cho âm “ay”. 9  Lịch sử “công nghệ” viết 30.000 TCN – Ở châu Âu thời kỳ băng hà, người ta đánh dấu ngà voi, xương và đá bằng các hoa văn để theo dõi thời gian, sử dụng lịch âm. 14.000 TCN – Ở khu vực ngày nay là Mezhirich, Ukraine, hiện vật đầu tiên được biết đến có bản đồ trên đó được làm bằng xương. 3500 TCN – Giao tiếp được thực hiện thông qua các bức tranh về các bộ lạc bản địa. 3500 TCN – Người Sumer phát triển chữ viết hình nêm và người Ai Cập phát triển chữ viết tượng hình. Thế kỷ 16 TCN – Người Phoenicia phát triển bảng chữ cái. 105 – Tsai Lun (Thái Luân) phát minh ra giấy. Thế kỷ thứ 7 – Các đế chế Hindu-Mã Lai viết các VB pháp luật trên các cuộn giấy đồng và các văn bản khác trên các vật liệu dễ hỏng hơn. 751 – Giấy được giới thiệu với thế giới Hồi giáo sau trận Talas. 1250 – Bút lông được sử dụng để viết. 10 Lịch sử công nghệ in 1305 – Người Trung Quốc phát triển kỹ thuật in chữ di chuyển bằng khối gỗ. 1440 - Johannes Gutenberg phát minh ra máy in bằng kim loại. 1844 - Charles Fenerty sản xuất giấy từ bột gỗ, loại bỏ loại giấy vụn vốn có nguồn cung hạn chế. 1958 – Chester Carlson giới thiệu máy photocopy đầu tiên phù hợp cho sử dụng văn phòng. 11 Định nghĩa viễn thông Viễn thông (Telecommunication): Telecommunication Tele: Communication: Khoảng cách Trao đổi thông tin Telecommunication (viễn thông): Trao đổi thông tin với một khoảng cách nhất định giữa bên phát và bên thu 12 Viễn thông sơ khai Phương thức kết nối: khói, lửa, trống, tù và… Khói Trống Lửa Tù và 13 Thư tín Bắt đầu xuất hiện từ thế kỷ VI trước công nguyên và tồn tại cho đến ngày nay Bồ câu đưa thư xuất hiện từ thế kỷ V trước công nguyên 14 Mối liên hệ giữa điện trường và từ trường 1820: Ørsted khám phá ra mối quan hệ giữa điện trường và từ trường Kim la bàn lệch khỏi hướng Bắc dựa vào dòng điện 1831: Faraday phát hiện cảm ứng điện từ 15 Trước khi có điện thoại 1831 – Joseph Henry: Rung chuông ở một khoảng cách xa bằng việc kết nối, ngắt kết nối các sợi dây Joseph Henry (1797-1878) 16 Trước khi có điện thoại 24/05/1844 : Samuel Morse gửi bản tin từ Baltimore đến Washington, D.C Bản tin: “What hath God wrought.” Mã Morse Samuel Morse (1791-1872) 17 Trước khi có điện thoại 1854: Mỹ triển khai hơn 40000 km đường dây điện tín Phục vụ cho việc điều khiển đường sắt, truyền tin 1864: Hệ thống đường dây điện tín được triển khai toàn bộ nước Mỹ 1868: Xây dựng đường dây điện tín qua biển Atlantic Tốc độ truyền tin: 8 từ/phút 18 Điện thoại ra đời 1861: Johann Philipp Reis xây dựng nguyên mẫu (prototype) đầu tiên của một điện thoại Johann Philipp Reis (1834 – 1874) 19 Điện thoại ra đời 1871: Antonio Meucci đăng kí bằng sáng chế về điện tín thoại Không đủ tài chính để “nuôi” bằng sáng chế 20 Điện thoại ra đời 14/2/1876: Tại văn phòng đăng kí bằng sáng chế Mỹ ở Boston 9:30 AM: Elisha Gray đăng kí bằng sáng chế “the art of transmitting vocal sounds or conversations telegraphically through an electric circuit”. 11:30 AM: Alexander Graham Bell đăng kí và trả tiền cho bằng sáng chế 2:30 PM: Elisha Gray trả phí “nuôi” bằng sáng chế 21 Điện thoại ra đời Elisha Gray (1835-1901) Alexander Graham Bell (1847-1922) 22 Bằng sáng chế điện thoại của Bell Mã số: US Patent 174465 Ngày nay, là một trong số các bằng sáng chế có giá trị nhất mọi thời đại 1876, Bell cố gắng bán cho Western Union giá 100 000$ Western Union: Bằng sáng chế này không có giá trị. Điện tín vẫn hoạt động tốt, không cần truyền thoại 23 Ai sáng chế ra điện thoại? Alexander Graham Bell được xem là người sáng chế ra điện thoại Công nhận bằng sáng chế đầu tiên ➔ Dựa vào bằng sáng chế này điện thoại ra đời Ai là người sáng chế ra điện thoại đầu tiên còn rất nhiều tranh cãi 24 Giai đoạn 1877-1900 1877: Công ty Bell telecom được thành lập 1877: Western Union thành lập công ty American speaking telecom sử dụng bằng sáng chế của Gray 07/1877: Chế tạo thành công bảng chuyển mạch (switchboard) 25 Giai đoạn 1877-1900 Thiết bị rung chuông (ringer) Thumper (pre switchboard) 1878: Thomas A. Watson chế tạo ‘Magneto’➔ Thiết bị cho phép một một búa kim loại di chuyển giữa 2 chuông Thomas A. Watson (1854-1934) 26 Giai đoạn 1877-1900 1891: Almon Brown Strowger chế tạo thành công điện thoại có bàn phím (keypad) Có thể kết nối với trung tâm điều khiển Strowger’s phone Almon Brown Strowger (1839-1902) 27 Giai đoạn 1877-1900 1896: Chế tạo ra điện thoại quay số (rotary dial phone) Ít dây hơn và rẻ hơn 28 Giai đoạn 1900-1982 Độc quyền về điện thoại 1899: – American Bell đổi tên thành AT & T – American Telephone and Telegraph. Rất nhiều công ty tham gia thị trường viễn thông Các công ty không có liên kết với nhau Khách hàng phải mua điện thoại của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông AT & T trở thành độc quyền từ những năm 1920 do khả năng cung cấp dịch vụ cuộc gọi khoảng cách xa Không có cạnh tranh và dịch vụ đắt 29 Giai đoạn 1900-1982 08/01/1982: AT & T bị phá sản, chia thành 23 công ty (bao gồm AT&T) cùng hoạt động trong mảng viễn thông Các công ty này cạnh tranh với AT&T AT&T phải cho phép các công ty khác sử dụng công nghệ viễn thông của mình SBC telecom mua lại AT&T năm 2005 30 1996- Thời kỳ mới cho công nghệ truyền thông 02/1996: Đạo luật về truyền thông ở Mỹ: Telecommunications Act of 1996 Thị trường viễn thông có sự thay đổi Có thể truy cập vào mạng Internet tốc độ cao, sử dụng cáp kỹ thuật số từ một nhà cung cấp dịch vụ bất kỳ Cước phí giảm 31 Giai đoạn sau năm 2000-Nay Viễn thông ngày nay hầu hết sử dụng truyền thông số Phát triển mạnh mẽ, cứ 10 năm có một thế hệ truyền thông mới ra đời (generation) Dịch vụ điện thoại ngày nay hội nhập sâu rộng với dịch vụ Internet Ứng dụng chuyển đổi số, ngân hàng, giáo dục… 32 Hệ thống truyền thông Một hệ thống truyền thông bao gồm các thiết bị và môi trường truyền dẫn để thực hiện việc truyền thông tin từ đầu phát đến đầu thu Một hệ thống truyền thông cung cấp dịch vụ cho khách hàng Hệ thống truyền thông: Mạng máy tính, mạng viễn thông 33 Kiến trúc cơ bản của một hệ thống truyền thông 03 thành phần chính: Bên phát (transmitter) Môi trường truyền dẫn (medium) Bên thu (receiver) 34 Hệ thống truyền thông 35 Một số ví dụ về môi trường truyền dẫn Cáp đồng trục Truyền thông không dây 36 Kênh truyền 37 Kênh truyền Kênh truyền mô tả sự biến đổi của kênh Fading diện rộng (large-scale fading): Suy hao của kênh theo khoảng cách (pathloss) và hiệu ứng che khuất bởi các vật thể lớn (shadow fading) Fading diện hẹp (small-scale fading): Là quá trình ngẫu nhiên, mô tả việc kết hợp đa đường truyền dẫn từ phía phát tới phía thu 38 Hệ thống đơn ăng-ten Đơn ăng-ten phát-đơn ăng-ten thu (single input- single output) 39 Hệ thống SIMO Đơn ăng-ten phát-đa ăng-ten thu (single input- multiple output) 40 Hệ thống MISO Đa ăng-ten phát-đơn ăng-ten thu (multiple input - single output) 41 Hệ thống MIMO Đa ăng-ten phát-đa ăng-ten thu (multiple input - multiple output) 42 Vùng phủ sóng và mạng đơn tế bào Do giới hạn về công suất phát và suy hao của môi trường truyền dẫn, mỗi trạm cơ sở thiết lập một vùng phủ sóng (tế bào-cell) Thường xấp xỉ bằng hình lục giác (Hexagon) Downlink- Đường xuống Uplink- Đường lên 43 Mạng đa tế bào Vùng phủ sóng được chia thành nhiều tế bào Mỗi tế bào là có một trạm cơ sở phục vụ một tập các người dùng 44 Sử dụng lại tần số Tần số vô tuyến là tài nguyên của quốc gia Sử dụng lại tần số (frequency reuse) là một công nghệ quan trọng trong mạng tế bào Các tế bào lân cận sử dụng tần số khác nhau để tránh nhiễu đồng kênh Các tế bào xa nhau có thể dùng lại tần số để tiết kiệm tài nguyên 45 Băng thông Là dải tần số được sử dụng cho truyền tin Ví dụ: Tần số sử dụng trong mạng 4G Băng thông sử dụng trong mạng 4G 46 Dung lượng kênh Kênh nhiễu trắng (AWGN: Additive white Gaussian noise) y = Ps + n s: là tín hiệu gửi đi từ bên phát được cấp phát công suất p n: Nhiễu trắng tuân theo phân phối chuẩn có công suất 𝑁0 𝑃/𝑁0 : Tỉ số tín hiệu trên nhiễu Dung lượng kênh (Shannon capacity)  P  R = B log 2 1 +  ,[bps ]  N 0  B là băng thông của hệ thống 47 Dung lượng kênh Kênh suy hao (fading channel) Y = PHs + N s: là tín hiệu gửi đi từ bên phát được cấp phát công suất p N: Nhiễu trắng tuân theo phân phối chuẩn có công suất 𝑁0 𝑃/𝑁0 : Tỉ số tín hiệu trên nhiễu Dung lượng kênh (Shannon capacity)  P H  R = B log 2 det  I + HH  ,[bps ]  N 0  48 Tổng kết Truyền thông đã có lịch sử lâu đời, từ thuở sơ khai loài người Lịch sử truyền thông hiện đại với các phát minh liên quan đến điện thoại xuất hiện ở thế kỷ XIX Cơ chế mở, loại bỏ độc quyền về truyền thông ở cuối thế kỷ XX tạo điều kiện cho khoa học và công nghệ phát triển Một số khái niệm cơ bản của truyền thông hiện đại: Hệ thống, băng thông, dung lượng kênh… 49  Bài 5: Truyền thông không dây và di động 1 Nội dung Nhu cầu về loại bỏ dây cáp trong truyền thông. Sóng điện từ và truyền thông không dây. Ăng-ten, thành phần quan trọng của bộ thu/phát không dây. Ngày đầu của truyền thông không dây. Mạng truyền thông di động (Mobile networks). Mạng truyền dữ liệu không dây (WiFi, Bluetooth). Truyền thông vệ tinh (Satellite communication). TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology Khởi đầu với truyền thông có dây (truyền tín hiệu qua cáp)... đến nhu cầu về một hệ thống truyền thông mọi lúc, mọi nơi... TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 3  Ưu điểm: Khả năng di động của người dùng trong khi sử dụng; Phù hợp ở những nơi khó khăn thiết lập mạng có dây; Vùng bao phủ rộng, khả năng phục vụ số lượng lớn người sử dụng, và dễ dàng hỗ trợ mở rộng số lượng người dùng; Chia sẻ dữ liệu (file) dễ dàng hơn (WiFi, Bluetooth...); Đơn giản hơn trong cài đặt và duy trì dịch vụ. Nhược điểm: Thường băng thông và tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn, và độ trễ truyền lan cao hơn; Nhạy cảm hơn với các vấn đề về an toàn thông tin; Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh: vật cản; điều kiện thời thiết thay đổi; can nhiễu chủ đích (phá sóng, giả mạo tín hiệu), hoặc không chủ đích (bão từ, hoạt động bất thường tầng điện ly...) TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 4  cáp điện thoại sóng điện từ TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 5  Sóng điện từ (Electromagnetic waves – EM waves) Điện trường Sóng điện từ (bức xạ điện từ - EM radiation) là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian. Qua phân tích lý thuyết, Maxwell chứng minh sự tồn James Clerk Maxwell (1831-1879) tại của sóng này do mối liên hệ khăng khít giữa điện và từ. Sóng điện từ có thể truyền với vận tốc ánh sáng, và ánh sáng cũng là một loại sóng điện từ. 1888: Hertz đã dùng điện phát ra các sóng có tính chất giống như ánh sáng và do đó đã xác nhận những ý tưởng của Faraday và Maxwell. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG Heinrich Rudolf Hertz (1857 –1894) School of Information and Communication Technology 6 Thí nghiệm của Hertz 1888: Hertz đã chứng minh sóng điện từ tồn tại như dự đoán lý thuyết của Maxwell. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 7 Sóng điện từ được sinh ra thế nào? TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 8  Ăng-ten - thành phần quan trọng tạo ra sóng điện từ Ăng-ten “dipole” Dòng điện xoay chiều Điện trường thay đổi Sóng điện từ lan truyền tạo ra điện trường tạo ra từ trường thay đổi trong không gian TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 9 Ăng-ten tiêu biểu: lưỡng cực (dipole) nửa bước sóng Ăng-ten truyền Tín hiệu điện (bộ phát tín hiệu) Ăng-ten nhận TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology Tín hiệu điện (bộ thu tín hiệu) 10  Mối quan hệ giữa chiều dài ăng-ten và bước sóng của sóng điện từ bức xạ. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 11 Ví dụ ăng-ten trong thực tế FM radio AM radio FM 100 MHz, bước sóng 3 m, do vậy ăng-ten dài 1,5m. AM bước sóng lớn hơn FM 100 lần, ăng-ten dài 300m để bắt sóng? Không, AM sử dụng ăng-ten cảm ứng với từ trường với lõi nam châm ferrite. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 12  Điện thoại di động sử dụng ăng-ten trong thay vì ngoài (“patch antenna”): Ăng-ten vi dải (microstrip): dây dẫn thay bằng mạch in. Ăng-ten PIFA: kích thước nhỏ gọn, phù hợp với thiết bị di động Smartphone TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 13 Hệ thống ăng-ten trong điện thoại di động TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 14 Sóng điện từ được dùng để truyền dữ liệu thế nào? Điều chế biên độ (Amplitude Modulation - AM), điều chế tần số (Frequency Modulation - FM), điều chế góc pha (Phase Modulation - PM) Tín hiệu (biểu diễn dữ liệu) Sóng điện từ Sóng mang Tín hiệu AM truyền ra ăng-ten Điều chế AM TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 15  Điều chế FM Tín hiệu (biểu diễn dữ liệu) Sóng điện từ Tín hiệu FM truyền ra ăng-ten Sóng mang TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 16 Sóng điện từ được dùng để truyền dữ liệu thế nào? Clip minh họa TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 17  Truyền thông không dây Marconi cha đẻ của truyền dẫn vô tuyến khoảng cách xa. Marconi tổng hợp của các thành tựu của: Tesla, Hertz, Maxwell, Faraday… để xây dựng hệ thống truyền thông không dây đầu tiên. Nobel Vật lý 1909 cùng với K. F. Braun ghi nhận sự đóng góp cho sự phát triển của điện tín không dây. Guglielmo Marconi (1874-1937) 1896: phát minh ra hệ thống truyền dẫn điện tín không dây. 1901: phát thành công tín hiệu qua Đại Tây Dương (Atlantic, Anh -> Mỹ) TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 18  1897 thành lập Wireless Trading Signal Company (WTSC) để thương mại hóa hệ thống. WTSC trang bị hệ thống radio cho tàu Titanic, góp phần quan trọng trong cứu hộ thảm họa Titanic. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 19 Mạng truyền thông di động (Mobile networks) 20 Thế hệ mạng 1G (1970-1980) G là viết tắt của Generation (thế hệ); 1G là thế hệ đầu tiên của công nghệ điện thoại không dây; Tốc độ tối đa lên tới 2.4kbps; 1G cung cấp dịch vụ thoại trong 1 quốc gia; Mạng 1G sử dụng tín hiệu tương tự (analog). 21 Hạn chế của thế mạng 1G Chất lượng cuộc gọi thấp; Vòng đời pin thấp; Kích thước điện thoại lớn; Không có bảo mật; Giới hạn về thông lượng; Độ tin cậy “chuyển giao” (thay đổi trạm kết nối cơ sở khi người dùng di chuyển - di động - giữa các vùng bao phủ khác nhau) kém. Ví dụ về điện thoại 1G 22 Thế hệ mạng 2G (1990 – 2000) 2G là thế hệ mạng dựa trên hệ thống toàn cầu cho thông tin di động (GSM - Global System for Mobile Communications). 2G ra mắt ở Phần Lan vào năm 1991. Mạng 2G sử dụng tín hiệu kỹ thuật số. Tốc độ dữ liệu lên tới 64kbps. Các tính năng của mạng 2G: Cung cấp dịch vụ như tin nhắn văn bản, hình ảnh và tin nhắn đa phương tiện. Ổn định, tin cậy, chi phí hợp lý bao gồm cả đầu cuối. GSM hiện được sử dụng ở 219 quốc gia và vùng lãnh thổ phục vụ hơn 5 tỷ người Nokia 1100 – Điện thoại bán chạy nhất mọi thời đại: 255 triệu chiếc TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 23  Thế hệ mạng 2.5G 2.5G là công nghệ nằm giữa 2G và 3G của điện thoại di động 2.5G là sự kết hợp của 2G và GPRS (General packet radio service) Đặc điểm của 2G: ▪ Ứng dụng: gọi thoại, gửi nhận email, duyệt Web ▪ Tốc độ: 64-144kbps ▪ Điện thoại có camera ▪ Mất khoảng 6-9 phút để tải một bài hát mp3 dài 3 phút TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 24  Thế hệ mạng 3G (2000 – 2010) 3G ra đời vào những năm 2000; Tốc độ truyền dữ liệu tăng từ 144kbps tới 2Mpbs; Đáp ứng yêu cầu của điện thoại thông minh: Cần tăng băng thông; Cần tăng tốc độ truyền dữ liệu; Để phù hợp với các ứng dụng dựa trên nền web và multimedia. June 29, 2007 25  Thế hệ mạng 4G (2010 – 2020) Thế hệ mạng 4G ra đời vào cuối thập niên 2000; Có khả năng cung cấp tốc độ tới 100Mps – 1Gbps; Cung cấp bất kỳ loại dịch vụ nào vào bất kỳ lúc nào theo yêu cầu của người dùng ở bất cứ nơi nào; Các tính năng bao gồm: Bảo mật hơn, Tốc độ cao, Công suất cao, Chi phí thấp trên mỗi bit. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 26  Thế hệ mạng 5G (2020 – 2030) Hỗ trợ khả năng di động cao: lên tới 500km/h; Tốc độ truyền dữ liệu lớn: lên tới 10 Gbps; Trễ truyền lan nhỏ: cỡ 1 ms (so với 50 ms của 4G); Dung lượng kết nối lớn: hỗ trợ lượng lớn thiết bị IoT; Tăng độ bao phủ dịch vụ: nâng cao độ tin cậy cả ở khu vực đông đúc, cũng như vùng sâu, vùng xa; Giới thiệu khái niệm “network slicing”: cho phép tạo nhiều mạng ảo dựa trên một mạng vật lý duy nhất, hỗ trợ tốt hơn các nhóm người dùng khác nhau; Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng: giảm tiêu thụ NL; Hỗ trợ các công nghệ mới phát triển: AR/VR, thành phố thông minh, tự động hóa, y tế từ xa, do: tốc độ truyền dữ liệu cao, trễ thấp, khả năng kết nối nhiều thiết bị. 27 Tổng quan phát triển mạng 1G tới 5G TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 28 Cuộc chiến mạng 5G TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 29 TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 30 Tương lai: Thế hệ mạng 6G (2030 – 2040) TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 31 Mạng truyền dữ liệu không dây: WiFi Bluetooth Vệ tinh 32  Mạng cục bộ không dây – WLAN (WiFi) 1990: Ra đời nhóm làm việc IEEE 802.11 với nhiệm vụ định nghĩa chuẩn cho các mạng cục bộ không dây (Wireless Local Area Networks - WLANs) 1997: IEEE 802.11, hỗ trợ 1-2Mbps tại băng 2.4 GHz. 1999: IEEE 802.11b, hỗ trợ 1-11Mbps tại băng 2.4 GHz. 1999: IEEE 802.11a, hỗ trợ 1-54Mbps tại băng 5 GHz. 2003: IEEE 802.11g, hỗ trợ 1-54Mbps tại băng 2.4 GHz. 2009: IEEE 802.11n, hỗ trợ 150Mbps tại các băng 2.4 và 5 GHz. 2014: IEEE 802.11ac, hỗ trợ 433 tới 6933 Mbps tại các 5 GHz. 2020: IEEE 802.11ax, hỗ trợ 574 tới 9608 Mbps tại 2.4/5/6 GHz. 2024: IEEE 802.11be, hỗ trợ 1376 tới 46120 Mbps tại 2.4/5/6 GHz. Là thương hiệu của Wi-Fi Alliance, tổ chức hỗ trợ sự phát triển của IEEE 802.11. Các sản phẩm tuân theo chuẩn IEEE 802.11 được gọi là các thiết bị WiFi TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 33 Bluetooth 1994: Bluetooth được đề xuất bởi Ericsson, phục vụ việc truyền dữ liệu trong khoảng cách ngắn. 2016: Bluetooth phiên bản 5, tốc độ lên tới 50 Mbps. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 34  Truyền thông vệ tinh Vệ tinh nhân tạo (Artificial Satellite) là vật thể được đặt vào quỹ đạo thông qua sự can thiệp của con người. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 35 Khởi đầu của kỷ nguyên vệ tinh nhân tạo 4/10/1957: Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo SPUTNIK bắt đầu kỷ nguyên thông tin vệ tinh. 11/1958: Vệ tinh SPUTNIK 2 được đưa vào quỹ đạo mang theo Laika – sinh vật đầu tiên lên vũ trụ TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 36 Thông điệp đầu tiên từ vũ trụ 12/1958: Mỹ phóng vệ tinh SCORE. Vệ tinh viễn thông đầu tiên trên thế giới. 19/12/1958: SCORE phát thông điệp của Tổng thống Hoa Kỳ Dwight D. Eisenhower “This is the President of the United States speaking. Through the marvels of scientific advance, my voice is coming to you via a satellite circling in outer space. My message is a simple one: Through this unique means I convey to you and all mankind, America's wish for peace on Earth and goodwill toward men everywhere.” TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 37 Vệ tinh đồng quỹ đạo với Trái đất (Geosync.Orbit Satellite - GSO): 1963: 2 vệ tinh GSO SYNCOM-1 và SYNCOM-2 được phóng lên quỹ đạo 1964: SYNCOM-3 vệ tinh địa tĩnh (Geostationary Satellites) đầu tiên được phóng lên quỹ đạo phục vụ Olympic Tokyo. TRƯỜNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG School of Information and Communication Technology 38 Trạm vũ trụ quốc tế Các trạm vũ trụ phục vụ mục đích tạo nơi làm việc dài ngày trong không gian cho các nhà du hành vũ trụ. Các lĩnh vực nghiên cứu trên trạm vũ trụ bao gồm: sinh học, vật lý, thiên văn, khí tư