1. Đặt vấn đề 1.1. Mạng thông tin vô tuyến đƣơng đại và những thách thức Quá trình phát triển mạng thông tin đáp ứng đích “Ba bất kỳ” (any time, any where, any form) không đồng đều trên phạm vi toàn cầu; phụ thuộc vào trình độ khoa học, công nghệ và tiềm lực kinh tế của mỗi quốc gia và vùng lãnh thổ. Tuy nhiên, mạng thông tin vô tuyến đang thực hiện truyền thông giữa người – người, giao tiếp người – máy, liên kết tích hợp máy – máy (M2M) qua các dịch vụ dữ liệu đa phương tiện tốc độ cao. Cùng với sự bùng nổ về số lượng các thiết bị thông minh, sự hội tụ của lĩnh vực IoT, rất nhiều thiết bị được kết nối, tương tác thời gian thực, dẫn đến khái niệm “Xã hội kết nối – Networked Society”. Cụ thể, lưu lượng dữ liệu đa phương tiện truyền qua mạng thông tin di động tăng đột biến (dữ liệu lưu lượng di động toàn cầu tăng 0,82 exabytes tương đương 81% trong 2013, dự báo tăng 11 lần từ năm 2013 đến 2018 ứng với mức tăng trưởng 61% hàng năm, ước tính đạt 15,9 EB mỗi tháng) [18], và sự dịch chuyển từ lưu lượng thoại sang các dịch vụ và ứng dụng dựa trên dữ liệu đang diễn ra mạnh mẽ bởi sự tăng trưởng vượt bậc ở số lượng các thiết bị di động thông minh. Nguồn tài nguyên phổ vô tuyến lại rất hạn chế (hầu như phổ tần số vô tuyến có sẵn đã được phân bổ cho ứng dụng khác nhau) gây ra sự khan hiếm phổ tần [42, 101]. Điều đó, đòi hỏi các kiến trúc của thiết bị, mạng phải có sự cải thiện về hiệu quả sử dụng phổ và sử dụng năng lượng. Và, mạng thông tin di động thế hệ thứ 4 (the Fourth Generation, 4G, cellular communication network) dựa trên chuẩn Long Term Evolution Advanced (LTE-A) phát triển bởi the Third Generation Partnership Program (3GPP) được xác nhận đang cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng phổ (các mạng hiện nay đã đạt tới ngưỡng lý thuyết, đặc biệt trong các khu vực đông dân cư) [4, 32, 43].