4G - một số vấn đề nên quan tâm

Khuyến nghị của ITU, kinh nghiệm triển khai, những thử nghiệm mới, tương lai của 4G trên thế giới và ở Việt Nam… đó là những vấn đề cần được quan tâm.

Khuyến nghị ITU-R M.2012

Ngày 18/1/2012 tại Geneva, phiên họp toàn thể của Hội đồng Thông tin Vô tuyến (Radiocommunication Assembly - ITU-R) đã nhất trí phê chuẩn khuyến nghị ITU-R M.2012 về chuẩn giao diện IMT-Advanced [1].

Chuẩn giao diện vô tuyến IMT-Advanced, hay còn được nhắc đến như là chuẩn 4G, gồm 2 loại giao diện vô tuyến là LTE-Advanced và WirelessMAN-Advanced. Trong đó, chuẩn giao diện vô tuyến LTE-Advanced do 3GPP phát triển (phiên bản LTE Release 10 và tiếp sau) còn chuẩn WirelessMAN-Advanced do IEEE phát triển (chuẩn WirelessMAN-Advanced kết hợp với chuẩn IEEE 802.16).

WiMAX nằm trong chuẩn 4G và được gọi tên là WirelessMAN (WiMAX Release 2.0), đó là một trong hai nhánh của chuẩn 4G. Trong khi đó, LTE vẫn được giữ nguyên tên.

Điểm khác nhau cơ bản giữa 4G và 3G

Đó là sự khác nhau về tốc độ và hiệu quả sử dụng phổ tần số:

Tốc độ:

Tốc độ theo chuẩn 4G nhanh gấp nhiều lần so với tốc độ của chuẩn 3G.

Theo định nghĩa trước đây thì chuẩn 3G có tốc độ là 2Mbit/s. Nhưng định nghĩa chuẩn 4G có tốc độ lên đến 1 Gb/s, tức là cao hơn gấp 500 lần chuẩn 3G.

IMT-Advanced sẽ cung cấp các dịch vụ băng thông rộng với chất lượng cao hơn, tốc độ lớn hơn so với những công nghệ hiện có. Tốc độ dữ liệu đường xuống cao nhất là 100Mbit/s trong trường hợp di chuyển nhanh và 1Gbit/s các kết nối trong khi di chuyển chậm.

Hiệu quả sử dụng phổ tần số:

IMT-Advanced vượt trội không chỉ về tốc độ mà còn về hiệu quả sử dụng phổ tần số. IMT-Advanced có thể truyền dữ liệu lớn hơn trên băng thông hẹp hơn. Điều này giúp các nhà mạng đối mặt với sự gia tăng nhanh của lưu lượng dữ liệu trong tương lai gần.

Hiện nay đã có bao nhiêu mạng 4G đã được triển khai

Theo thống kê của Hiệp hội các nhà cung cấp thiết bị di dộng (GSA), tính tới tháng 1 năm 2012, đã có 285 mạng di động trên 93 quốc gia cam kết sẽ triển khai LTE. Hiện nay, mạng LTE đã có thể cung cấp tốc độ lên tới 100Mbps, tuy nhiên, tốc độ thay đổi tuy theo địa điểm và tải lượng mạng thời điểm đó của mỗi mạng. Hiện có khoảng 100 loại thiết bị LTE đã có mặt trên thị trường. Đa số các mạng 4G đang được triển khai theo LTE Release 8 và hiện đã có 17 mạng đã được triển khai thương mại trên toàn cầu, cung cấp dịch vụ cho khoảng 200 triệu thuê bao [2, 3]

Nhiều nhà mạng bắt đầu có kế hoạch triển khai mạng sử dụng công nghệ IMT-Advanced trong vài năm tới. Trong đó có một vài nhà khai thác đang sử dụng WiMAX, đã tuyên bố sẽ nâng cấp lên dùng LTE-Advanced. Ví dụ: Clearwire (Mỹ) sẽ triển khai LTE Advanced theo chuẩn TDD-LTE để thay thế mạng WiMAX của mình. Tháng 10/2011, Spint Nextel tuyên bố sẽ triển khai LTE Advanced tại băng tần 800 MHz vào nửa đầu năm 2013. Bên cạnh đó, AT&T sẽ triển khai LTE Advanced trong năm 2013.

Thử nghiệm LTE-Advanced 1 Gbps

Ericsson đã tiến hành thử nghiệm bước phát triển kế tiếp của LTE (LTE-Advanced) với Cục Viễn Thông và Bưu điện Thụy Điển từ cuối tháng 6/2011. Thử nghiệm này diễn ra ở Kista, khu công nghệ cao ở ngoại vi thủ đô Stockholm của Thụy Điển. Đây là thử nghiệm đầu tiên về LTE-Advanced trong môi trường di động, đạt tốc độ lên tới 1Gbps, gấp trên 10 lần so với tốc độ hiện tại ở các mạng LTE thương mại [2,4].

Với tần số thử nghiệm do Cục Viễn thông và Bưu điện cho phép, thử nghiệm LTE-Advanced cho thấy rõ tốc độ và dung lượng đáp ứng nhu cầu rất lớn của xã hội kết nối trong tương lai, dự kiến là 50 tỉ vào năm 2020.

Hệ thống thử nghiệm vận hành trên trạm phát sóng Ericsson RBS6000 multi-mode, multi-standard. Sự kết nối giữa RBS và một chiếc xe tải chuyển động đã tạo ra những kết nối thực trong môi trường di động, qua đó quan sát được chất lượng vận hành của mạng. Thử nghiệm đã sử dụng ba kênh liền nhau đồng thời 60MHz, so với mức tối đa là 20MHz hiện đang sử dụng ở các mạng LTE thương mại. Và 8x8 MIMO được sử dụng trong downlink.

Dự kiến những giai đoạn đầu tiên của quá trình triển khai thương mại của LTE-Advanced sẽ diễn ra vào năm 2013.

Sách mới về 4G

4G trong tương lai

Khuyến nghị ITU-R M.2012 về chuẩn giao diện IMT-Advanced bao gồm LTE-Advanced và WirelessMAN-Advanced là tiêu chí để những nhà sản xuất thiết bị thực hiện các thiết kế kỹ thuật chi tiết theo đúng chuẩn.

Việc đưa ra tiêu chuẩn này là sự khẳng định xu thế phát triển công nghệ của tương lai phát triển theo chuẩn mà ITU đưa ra. Điều này là cơ sở cho việc các thiết bị được sản xuất ra sẽ phải đáp ứng được yêu cầu tương thích.

Việc phê chuẩn về 4G cũng giúp cơ quan quản lý ở các quốc gia có định hướng trong quá trình quy hoạch băng tần một cách phù hợp.

Trên cơ sở này, các nhà mạng có thể lên kế hoạch triển khai 4G mà không ngại về vấn đề thiếu tương thích hay những thay đổi không bền vững.

Việc ITU phê chuẩn chuẩn 4G IMT-Advanced là cơ sở cho  một công nghệ hài hòa toàn cầu, thỏa mãn những yêu cầu chặt chẽ trong quá trình vận hành. Khi được triển khai ở quy mô toàn cầu hay khu vực trên những dải tần đã được thống nhất, sẽ mang lại tính kinh tế và giá thành hợp lý. Sự phê chuẩn sẽ mang lại sự phát triển mang tính dài hạn, cung cấp một hệ thống tiêu chuẩn để nhà sản xuất thiết bị hạ tầng, nhà mạng, nhà sản xuất thiết bị đầu cuối có cơ sở để tra cứu và phát triển công nghệ, thiết bị.

Sự phát triển công nghệ dựa trên các tần số được thống nhất ở trong khu vực và toàn cầu sẽ đảm bảo hệ thống cơ sở hạ tầng đồng nhất mang lại sự tối ưu hóa về chi phí cho các nhà mạng và đồng thời cung cấp các thiết bị chi phí hợp lý cho người tiêu dùng với các sự lựa chọn đa dạng về thiết bị thoại tới các thiết bị thông minh như smart phone, máy tính bảng và máy tính cá nhân

Mặc dù các công nghệ mới cũng cần có thời gian để khẳng định sự thành công và tính vững bền trong quá trình thương mại hóa đưa vào sử dụng; việc Khuyến nghị ITU-R M. 2012 được thông qua vẫn đánh dấu một bước tiến quan trọng để thúc đẩy việc đưa ra thương mại các công nghệ theo chuẩn 4G. Thị trường viễn thông thế giới trong một vài năm tới sẽ có nhiều đột phá.

Khi nào thì Việt Nam nên triển khai 4G

Điều kiện cơ bản để triển khai 4G là có tần số và thiết bị. Ở Việt Nam, hiện có hai băng tần 2,3 GHz và 2,6 GHz đang được xem xét cấp phép. Cụ thể hiện một số nhà mạng đã được cấp giấy phép để thử nghiệm ở băng tần 2,6 GHz.

Tuy nhiên, thực tế là hiện tại ở Việt Nam, 3G vẫn đang trong giai đoạn phát triển mở rộng. Sự xuất hiện ngày càng nhiều loại thiết bị thông minh như smart phone, máy tính bảng với mức chị phí hợp lý tạo cơ sở cho nhu cầu sử dụng dữ liệu ngày càng cao ở Việt Nam và 3G là môi trường thích hợp để đáp ứng nhu cầu thực tế đó của người sử dụng. 3G cũng tạo điều kiện để nhiều ứng dụng thiết thực của CNTT được đi vào cuộc sống trong tương lai, có lợi cho người tiêu dùng, cho xã hội, cho nhà mạng, cho các nhà cung cấp dịch vụ nội dung.

Theo đánh giá của các chuyên gia [2], hiện tại ở Việt Nam, 3G đã đủ để đáp ứng nhu cầu hiện tại và trong vài năm nữa. Khó có thể nói chính xác năm nào cần có 4G nhưng với thực tế là lưu lượng dữ liệu di động trung bình hàng năm tăng gấp 2 lần và dự kiến đến 2016 thế giới có 5 tỉ thuê bao băng rộng di động thì 4G sẽ là bước phát triển kế tiếp trong tương lai.

4G sẽ cần thiết khi thị trường Việt Nam thực sự cần một dung lượng rất lớn để đáp ứng nhu cầu thực tế. 

Tài liệu tham khảo:

1/ ITU-R Recommendation M.2012 Detailed specifications of the terrestrial radio interfaces of International Mobile Telecommunications-Advanced (IMT-Advanced)

2/ Recommendation of IMT-Advanced (4G) approved by ITU

Presentation of Dr. Håkan Ohlsén, Director of Technology & Industry  Ericsson APAC

Head of R&D EricssonVietnam& Mr. Jan Wassenius, President EricssonVietnamLaosCambodia.

3/ http://www.gsacom.com

4/ Video of demo LTE-Advanced 1Gbps