Định hướng quy hoạch băng tần cho hệ thống di động thế hệ thứ 5 tại Việt Nam

Định hướng quy hoạch băng tần cho hệ thống di động thế hệ thứ 5 tại Việt Nam

Thế giới đang chuẩn bị cho ra đời hệ thống thông tin di động thế hệ tứ 5 (5G) với mong đợi về yêu cầu cao về băng rộng, độ trễ thấp, mật độ kết nối cao với nhiều ứng dụng trong thực tế. Việc quy hoạch băng tần cho 5G rất quan trọng để làm cơ sở cho việc sản xuất thiết bị và triển khai thương mại. Tuy nhiên do việc sử dụng tần số là khác nhau nên việc quy hoạch băng tần 5G trở nên đặc biệt quan trọng nhằm đạt được hài hòa giữa các nước trên thế giới nhằm tạo ra thị trường thiết bị rộng lớn. Bài báo này khái quát việc thử nghiệm và quy hoạch tần số trên thế giới và đề xuất một số phương án quy hoạch băng tần cho 5G tại việt Nam.

I. Giới thiệu

Theo thống kê của GSMA (tháng 4/2018), đã có 672 mạng 4G được triển khai tại 204 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. Theo dự báo của Ericsson, số lượng thuê bao 4G toàn cầu đang trong kỳ tăng trưởng nhanh. Số liệu chỉ ra số thuê bao 4G hiện có từ 2,9 tỷ thuê bao (năm 2017) sẽ đạt 5,5 tỷ thuê bao vào năm 2023. Thuê bao 4G sẽ có xu hướng giảm sau năm 2023 khi bị thay thế dần bởi thuê bao của mạng di động 5G.

Trong nước, doanh nghiệp di động đã được cấp giấy phép triển khai mạng thông tin di động 4G. Có 4 doanh nghiệp đã cung cấp dịch vụ 4G tới người sử dụng. Trong đó, 3 doanh nghiệp lớn là VNPT, Viettel và MobiFone triển khai cung cấp dịch vụ trên băng tần 1800 MHz. Tuy nhiên, do băng tần 1800 MHz vốn đang được sử dụng cho hệ thống GSM vì vậy tùy thuộc vào nhu cầu lưu lượng và khu vực mà các nhà mạng triển khai 4G trên băng tần 1800 MHz với băng thông 10, 15 hay 20 MHz. Doanh nghiệp thứ 4 là Vietnamobile cung cấp dịch vụ thông tin di động 4G trên băng tần 900 MHz và 2100 MHz.

Việt Nam hiện có khoảng 45 triệu thuê bao băng rộng di động (3G, 4G) có phát sinh lưu lượng trên tổng số khoảng 120 triệu thuê bao di động (chiếm khoảng 37,5% tổng số thuê bao di động) trong đó số lượng thuê bao băng rộng chỉ phát sinh lưu lượng qua mạng 3G là khoảng 32 triệu thuê bao (chiếm hơn 70% tổng số thuê bao băng rộng di động có phát sinh lưu lượng). Thuê bao phát sinh lưu lượng qua mạng 4G có hơn 13 triệu.

Theo như chu kỳ công nghệ thông tin di động, cứ 7-10 năm, chúng ta có một công nghệ thông tin di động thế hệ mới. Từ năm 2017, nhiều quốc gia và hãng sản xuất thiết bị thông tin di động đã cho ra mắt và giới thiệu công nghệ thông tin di động thế hệ thứ 5. Khác với 4G, Thế hệ thứ 5 có đòi hỏi về tốc độ dữ liệu cao gấp 10-20 lần so với 4G nên nhu cầu phổ tần cũng vì thế mà cao hơn rất nhiều. Hiện nay, băng tần phân bổ cho 5 G gồm hai loại: băng tần dưới 6 GHz, để triển khai cho hệ thống thông tin di động với các loại cell như Marco, Pico; Đồng thời 5G cần băng tần cao từ 24.25-86 GHz nhằm đáp ứng nhu cầu về Broadband. Bài báo này sẽ phân tích tình hình triển khai thử nghiệm 5G và nhưng băng tần tiềm năng của 5G. Đồng thời, tác giả cũng phân tích những điểm khác biệt của Việt Nam với các nước trên thế giới về hiện trạng sử dụng tần số và những khó khăn, giải pháp quy hoạch băng tần cho 5G tại Việt Nam. Bài báo gồm 04 phần chính: phần I Giới thiệu; Phần II là tình hình thử nghiệm và quy hoạch tần số cho 5G trên thế giới; Phần III là Định hướng quy hoạch băng tần cho 5G tại Việt Nam.

II. Tình hình thử nghiệm và quy hoạch tần số cho 5G trên thế giới

Sự chuẩn bị của ITU-R

Hội nghị vô tuyến thế giới 2015, tại Nghị Quyết 238 đã đặt vấn đề nghiên cứu các băng tần tiềm năng trong dải tần từ 24,25-86 GHz đề xuất cho Hội nghị vô tuyến thế giới 2019 xem xét quy hoạch bổ sung cho thông tin di động IMT-2020, định hướng như sau:

Một số băng tần trước đây được phân chia cho nghiệp vụ Di động nói chung gồm 24.25-27.5 GHz,  37-40.5 GHz, 42.5-43.5 GHz, 45.5-47 GHz, 47.2-50.2 GHz và 50.4-52.6 GHz, 66-76 GHz, 81-86 GHz được định hướng nghiên cứu để dành riêng cho thông tin di động IMT mặt đất.

Các băng tần 31.8-33.4 GHz và 40.5-42.5 GHz, 47-47,2 GHz trước đây được phân chia cho nghiệp vụ Cố định nay được định hướng bổ sung thêm nghiệp vụ Di động và xác định dành cho triển khai thông tin di động IMT mặt đất.

Sự chuẩn bị của một số quốc gia

Song song với nghiên cứu của ITU-R và các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế, các quốc gia mạnh về công nghệ như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc đã tích cực phát triển và thử nghiệm công nghệ 5G cho riêng mình với mục tiêu có thể triển khai thương mại mạng 5G thương mại vào năm 2020.

Hàn Quốc là quốc gia tiên phong trong việc thúc đẩy phát triển mạng thông tin di động 5G để triển khai thương mại hóa vào năm 2019-2020. Tiêu biểu là việc nước này đã triển khai các dịch vụ ứng dụng 5G để phục vụ thế vận hội mùa hè Olymic Pyongyang 2018. Các thử nghiệm 5G được tiến hành trên băng tần 28 GHz và đã ghi nhận tốc độ truyền dẫn dữ liệu đỉnh lên tới 3.5 GHz trên thiết bị máy tính bảng 5G của Samsung. Tháng 6/2018, Hàn Quốc đấu giá đồng thời hai băng tần 3500 MHz và 28 GHz với tổng phổ tần 2,68 GHz. Ba nhà mạng đã trúng đấu giá là SKT, KT và LGU+.

Nhật Bản đã có kế hoạch thử nghiệm 5G quy mô lớn trong 3 năm (2017-2019) sử dụng các băng tần 4.4-4.9 GHz, 3.6-4.2 GHz, 27.5-29.5 GHz. Trong năm 2018, chính phủ Nhật Bản dự kiến sẽ thông qua quy hoạch băng tần và các điều kiện kỹ thuật cho hệ thống 5G. Nhật Bản đặt mục tiêu sẽ cung cấp dịch 5G tại Thế vận hội Olympic Tokyo 2020.

Trung quốc định hướng ưu tiên trước mắt là sử dụng băng tần 3.3-3.6 GHz và 4.8-5 GHz cho hệ thống 5G. Các băng tần cao 24.75-27.5 GHz, 37-42.5 GHz sẽ được xem xét sử dụng cho hệ thống 5G trong giai đoạn tiếp theo.

Châu Âu đặt kế hoạch sẽ triển khai thử nghiệm 5G vào năm 2018 và đến năm 2020 sẽ chính thức triển khai thương mại dịch vụ 5G. Các băng tần tiềm năng được châu Âu xác định để triển khai 5G bao gồm băng tần 700 MHz, 3.4-3.8 GHz, 24.25-27.5 GHz. Ngoài ra, châu Âu cũng đang xem xét sử dụng thêm băng 1427-1518 MHz cho 5G.

Hoa Kỳ định hướng nghiên cứu sử dụng cả băng tần thấp dưới 1GHz và băng tần cao cho 5G, bao gồm băng tần 600 MHz (2x35 MHz), băng tần 3550-3700 MHz, và các băng tần 24.25-24.45 GHz; 24.75-25.25 GHz, 27.5-28.35 GHz, 37-37.6 GHz; 37.6-40 GHz; 47.2-48.2 GHz, 64-71 GHz.

Tại Úc, Cơ quan quản lý tần số nước này định hướng sử dụng băng tần 3.4-3.7 GHz và các băng tần cao 28 GHz, 39 GHz cho hệ thống 5G. Cơ quan này đang tiến hành tham vấn các bên liên quan về kế hoạch triển khai 5G tại Úc.

Nhận định chung cho thấy rằng, tuy có nhiều băng tần được các quốc gia đặt ra nghiên cứu cho 5G, nhưng chỉ một số băng tần được xem là tiềm năng nhất cho mạng di động 5G gồm:

Về Băng tần dưới 6 GHz:

Băng tần 3400-3600 MHz được đưa vào quy hoạch và thử nghiệm 5G tại Châu Âu, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc. Dự báo đây sẽ là băng tần phổ biến và sử dụng rộng rãi cho 5G trên thế giới.

Băng tần dưới 1GHz  tuy chưa phải là lựa chọn phổ biến cho 5G, nhưng đây là các băng tần tiềm năng để phát triển các dịch vụ 5G trong tương lai với ưu thế về đặc tính truyền sóng, xuyên thấu tốt.

Về Băng tần trên 24 GHz:

Băng tần 24.25-27.5 GHz: Sẽ là băng tần phổ biến cho 5G đối với băng tần trên 24 GHz khi được định hướng sử dụng tại Châu Âu, Bắc Mỹ và Trung Quốc.

Băng tần 27.5-29.5 GHz là một lựa chọn đáng chú ý khi đã được Hàn Quốc và Nhật Bản xác định dùng cho 5G. Tuy vậy, đây là băng tần nằm ngoài các băng tần tiềm năng cho 5G mà Hội nghị vô tuyến thế giới 2015 đưa ra. Đồng thời băng tần này đang được phân bổ cho nghiệp vụ Di động qua vệ tinh về được khai thác bởi hệ thống vệ tinh lớn như Inmarsat. Dự báo, băng tần này cũng không phổ biến cho 5G tại nhiều quốc gia.

III. Định hướng quy hoạch băng tần cho 5G tại Việt Nam

Băng tần dưới 6 GHz

Sau Hội nghị vô tuyến thế giới năm 2015, ngày 17/1/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 02/2017/QĐ-TTg sửa đổi bổ sung quy hoạch phổ tần số vô tuyến điện quốc gia ban hành kèm theo quyết định số 71/2013/QDĐ-TTg ngày 21/11/2013 của Thủ tướng Chính phú, theo đó Việt Nam đã bổ sung thêm băng tần mới cho IMT bao gồm: 694-806 MHz, 1427-1518 MHz; 3300-3400 MHz, 4800-4990 MHz. Các băng tần này hoàn toàn có thể được định hướng sử dụng cho mạng 5G trong thời gian tới.

Đối với băng tần 3400-3700 MHz, băng tần có khả năng cao được hài hòa cho 5G toàn cầu: Hiện nay băng tần này tại Việt Nam đang sử dụng cho mạng vệ tinh viễn thông địa tĩnh Vinasat-1. Để có thể sử dụng một phần băng tần này cho mạng di động 5G cần đến các giải pháp dùng chung tần số như đặt phân cách về mặt địa lý giữa trạm gốc IMT và đài mặt đất của Vinasat-1, lắp thêm các bộ lọc thu cho đài mặt đất. Các nghiên cứu này vẫn đang được tiếp tục. Tuy nhiên, để có thể cung cấp băng tần cho triển khai ngay các thử nghiệm 5G, Việt Nam có thể xem xét băng tần 2300-2390 MHz; 3300-3400 MHz và 4800-4990 MHz. Cho đến nay, Ấn độ đã bắt đầu có kế hoạch triển khai thử nghiệm 5G trên băng tần 2300 MHz; Trung Quốc và Nhật đã thử nghiệm và sản xuất thiết bị trên băng tần 3300-3700 MHz và 4500-4990 MHz. Các băng tần này đều đã được giải phóng hoặc ít sử dụng cho hệ thống vô tuyến khác.

Băng tần trên 24 GHz

Hiện nay, tại các Hội nghị của khu vực Châu Á về vấn đề tìm kiến băng tần mới cho 5G, các nước Châu á Thái bình dương có quan điểm đa số ủng hộ nghiên cứu các băng tần dưới 43,5 GHz để bổ sung cho thông tin di động 5G. Băng tần 24,5-27,5 GHz là băng tần đã được xác định cho 5G nên đã không phân bổ cho các hệ thống vô tuyến khác sử dụng. Đây là băng tần đã sẵn sàng giải phóng từ các hệ thống cố định mặt đất để dành cho phát triển thông tin di động. Đồng thời, như phân tích ở trên, băng tần này dự báo có thể được hài hòa toàn cầu cho thông tin di động trong thời gian tới. Ngoài ra, băng tần 27-29 GHz được dự báo là băng tần cũng sẽ đạt được sử dụng rộng rãi. Việt nam cũng đang nghiên cứu băng tần này. Hiện tại, băng tần này cũng đang được quy hoạch cho hệ thống thông tin vệ tinh và sẽ được cân nhắc trong thời gian tới.

IV. Kết luận

Việc quy hoạch băng tần cho sự phát triển của thông tin di động 5G cần thực hiện trên cơ sở tính đến hài hòa các yếu tố cơ bản là: Thứ nhất, phù hợp xu hướng quy hoạch chung của khu vực và thế giới để hưởng lợi từ thị trường thiết bị tiềm năng. Thứ hai, bảo đảm khả năng giải phóng băng tần từ các hệ thống hiện có, khả năng tương thích với các hệ thống khác sử dụng băng tần liền kề. Trong ngắn hạn, Việt Nam nên xem xét các băng tần 3300-3400 MHz và 4800-4990 MHz và 24.25-27.5 GHz để quy hoạch cho thông tin di động 5G. Về dài hạn, Việt Nam xem xét quy hoạch các băng tần 694-806 MHz và 1427-1518 MHz cho 5G đề giải quyết bài toán mở rộng vùng phủ sóng, cung cấp dịch vụ cho các khu vực nông thôn. Đồng thời, kiến nghị việc nghiên cứu khả năng sử dụng một phần băng tần 3400-3700 MHz cho thông tin di động 5G. Vì thực tế, đây vẫn là băng tần dưới 6GHz tiềm năng nhất cho việc triển khai 5G trên phạm vi toàn cầu.

Nhóm tác giả: Đoàn Quang Hoan, Nguyễn Anh Tuấn, Lương Xuân Trường