Các băng tần WiMax

Trong những năm gần đây, nhu cầu truy cập băng thông rộng đang phát triển rất nhanh chóng. WiMAX là một công nghệ truy cập không dây băng rộng (WBA-Wireless Broadband Access) do Diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) xây dựng và hướng đến cung cấp các dịch vụ từ cố định đến di động. WiMax có thể cung cấp tốc độ hàng Mbit/s tới người sử dụng (end-user) và trong khoảng cách hàng km.

Các chuẩn WiMax

Về tiêu chuẩn, WiMax là một bộ tiêu chuẩn dựa trên họ tiêu chuẩn 802.16 của IEEE nhưng hẹp hơn và tập trung vào một số cấu hình nhất định. Hiện có 2 chuẩn của WiMax là 802.16-2004, 802.16-2005.

Chuẩn 802.16-2004 (trước đó là 802.16 REVd) được IEEE đưa ra tháng 7 năm 2004. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức điều chế OFDM và có thể cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối) theo tầm nhìn thẳng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS).

Chuẩn 802.16-2005 (hay 802.16e) được IEEE thông qua tháng 12/2005. Tiêu chuẩn này sử dụng phương thức điều chế SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing), cho phép thực hiện các chức năng chuyển vùng và chuyển mạng, có thể cung cấp đồng thời dịch vụ cố định, nomadic, mang xách được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ), di động hạn chế và di động.

Hai chế độ song công được áp dụng cho WiMax là song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplexing) và song công phân chia theo tần số (Frequency Division Duplexing). FDD cần có 2 kênh, một đường lên, một đường xuống. Với TDD chỉ cần 1 kênh tần số, lưu lượng đường lên và đường xuống được phân chia theo các khe thời gian.

Băng tần cho WiMax

Các băng được WiMax Forum tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các nước phân bổ cho WiMax là: 3600-3800MHz, 3400-3600MHz (băng 3.5GHz), 3300-3400MHz (băng 3.3GHz), 2500-2690MHz (băng 2.5GHz), 2300-2400MHz (băng 2.3GHz), 5725-5850MHz (băng 5.8GHz) và băng 700-800MHz (dưới 1GHz).

Băng 3400-3600MHz (băng 3.5GHz)

Băng 3.5Ghz là băng tần đó được nhiều nước phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (WBA). WiMax cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho WiMax. Vì vậy, WiMax Forum đó thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMax.

Các hệ thống WiMax ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16-2004 để cung cấp các ứng dụng cố định và nomadic, độ rộng phân kênh là 3.5MHz hoặc 7MHz, chế độ song công TDD hoặc FDD.

Một số nước quy định băng tần này chỉ dành cho các hệ thống cung cấp các dịch vụ cố định, không có ứng dụng nomadic, nên để triển khai được WiMax cần thiết phải sửa đổi lại quy định này.

Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh Vinasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMax.

Băng 3600-3800MHz

Băng 3600-3800MHz được một số nước châu Âu xem xét để cấp cho WBA. Tuy nhiên, do một phần băng tần này (từ 3.7-3.8GHz) đang được nhiều hệ thống vệ tinh viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là ở khu vực châu Á, nên ít khả năng băng tần này sẽ được chấp nhận cho WiMax ở châu Á.

Băng 3300-3400MHz (băng 3.3 GHz)

Băng tần này đó được phân bổ ở Ấn Độ, Trung Quốc và Việt Nam đang xem xét phân bổ chính thức. Do Ấn Độ và Trung Quốc là hai thị trường lớn, nên dù chưa có nhiều nước cấp băng tần này cho WBA, nhưng thiết bị WiMAX cũng đã được sản xuất.

Chuẩn WiMax áp dụng ở băng tần này tương tự như với băng 3.5GHz, đó là WiMax cố định, chế độ song công FDD hoặc TDD, độ rộng kênh 3.5MHz hoặc 7MHz.

Do Ấn Độ chỉ cho phép sử dụng đoạn băng tần 3316-3400MHz, nên các thiết bị WiMax hiện tại cũng chỉ làm việc trong đoạn này với tối đa 2x9 kênh 3.5MHz. Vì vậy, nếu cú 4 nhà khai thác sử dụng băng tần này thì thường mỗi nhà khai thác chỉ được cấp sử dụng 2x2 kênh 3.5MHz. Trong khi đó, theo ý kiến của các chuyên gia Alvarion, một trong những hãng cung cấp thiết bị WiMax, thì để khai thác hiệu quả, mỗi nhà khai thác nên được cấp ít nhất 2x3 kênh 3.5MHz.

Băng 2500-2690MHz (băng 2.5 GHz)

Băng tần này là băng tần được WiMax Forum ưu tiên lựa chọn cho WiMax di động theo chuẩn 802.16-2005. Có hai lý do cho sự lựa chọn này. Thứ nhất, so với các băng trên 3GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích hợp cho các ứng dụng di động. Thứ hai là khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao gồm cả WiMax. WiMax ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz, chế độ song công TDD, FDD.

Băng tần này trước đây được sử dụng phổ biến cho các hệ thống truyền hình MMDS trên thế giới, nhưng do MMDS không phát triển nên Hội nghị Thông tin Vô tuyến thế giới năm 2000 (WRC-2000) đã xác định có thể sử dụng băng tần này cho hệ thống di động thế hệ 3 (3G hay IMT-2000 theo cách đặt tên của ITU). Tuy nhiên, khi nào IMT-2000 được triển khai ở băng tần này cũng chưa có câu trả lời rõ ràng. Vì vậy, hiện đã có một số nước như Mỹ, Brazil, Mexico, Singapore, Canada, Liên hiệp Anh (UK), Australia cho phép sử dụng một phần băng tần tần này cho WBA. Trung Quốc và Ân Độ cũng đang xem xét.

Ví dụ, Singapore đã chia băng 2.5GHz thành 15 khối 6 MHz cho WBA để đấu thầu, theo đó nhà khai thác được cung cấp các dịch vụ cố định, nomadic và di động, không yêu cầu phải sử dụng một công nghệ cụ thể nào. Các nhà khai thác trúng thầu có trách nhiệm tự phối hợp với nhau và với các nhà khai thác của các nước láng giềng để tránh can nhiễu. Tại Mỹ, Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) chia băng 2.5GHz thành 8 khối, mỗi nhà khai thác có thể được cấp 22.5MHz, gồm một khối phổ có độ rộng 16.5MHz kết hợp với khối 6MHz.

Do ITU xác định băng tần này cho IMT-2000, nên WiMax Forum đang có kế hoạch tham gia vào các nhóm nghiên cứu của ITU để thúc đẩy việc đưa chuẩn 802.16 thành một nhánh của họ tiêu chuẩn IMT-2000.

Với Việt Nam, Quy hoạch phổ vô tuyến điện quốc gia được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cuối năm 2005 đã quy định băng tần 2500-2690 MHz sẽ được sử dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, không triển khai thêm các thiết bị khác trong băng tần này. Vì vậy, có thể hiểu công nghệ WiMax di động cũng là một đối tượng của quy định này, nhưng băng tần này sẽ được sử dụng cho loại hình công nghệ cụ thể nào vẫn còn để mở.

Băng 2300-2400MHz (băng 2.3 GHz)

Băng 2.3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự như băng 2.5GHz nên là băng tần được WiMax Forum xem xét cho WiMax di động.

Hiện có một số nước phân bổ băng tần này cho WBA như Hàn Quốc (triển khai WiBro), Úc, Mỹ, Canada, Singapore. Singapore đã cho đấu thầu 10 khối 5MHz trong dải 2300-2350MHz để sử dụng cho WBA với các điều kiện tương tự như với băng 2.5GHz. Úc chia băng tần này thành các khối 7MHz, không qui định cụ thể về công nghệ hay độ rộng kênh, ưu tiên cho ứng dụng cố định. Mỹ chia thành 5 khối 10MHz, không qui định cụ thể về độ rộng kênh, cho phép triển khai cả TDD và FDD.

Đối với Việt Nam, đây cũng là một băng tần có khả năng sẽ được sử dụng để triển khai WBA/WiMax.

Băng 5725-5850MHz (băng 5.8 GHz)

Băng tần này được WiMax Forum quan tâm vì đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất tới cao hơn so với các đoạn băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250MHz, 5250-5350MHz), vốn thường được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà.
Theo WiMax Forum thì băng tần này thích hợp để triển khai WiMax cố định, độ rộng phân kênh là 10MHz, phương thức song công được sử dụng là TDD, không có FDD.

Băng dưới 1GHz

Với các tần số càng thấp, sóng vô tuyến truyền lan càng xa, số trạm gốc cần sử dụng càng ít, tức mức đầu tư cho hệ thống thấp đi. Vì vậy, WiMax Forum cũng đang xem xét khả năng sử dụng các băng tần dưới 1GHz, đặc biệt là băng 700-800MHz.

Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự sang truyền hình số, nên sẽ giải phúng được một phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMax. Ví dụ, Mỹ đó cấp đoạn băng tần 699-741MHz trước đây dùng cho kênh 52-59 UHF truyền hỡnh và xem xét cấp tiếp băng 747-801MHz (kênh 60-69 UHF truyền hình).

Với Việt Nam, do đặc điểm có rất nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh trong giải 470-806MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ thống truyền hình tương tự. Hiện chưa có lộ trình cụ thể nào để chuyển đổi các hệ thống truyền hình tương tự này sang truyền hình số, nên chưa thấy có khả năng có băng tần để cấp cho WBA/WiMax ở đây

Tương lai nào của WiMax?

Do nỗ lực của các nhà sản xuất trong việc quảng bá, hiện nay WiMax đang được nói đến nhiều, đôi khi còn được đánh giá là công nghệ chiếm lĩnh thị trường viễn thông trong tương lai, hay là công nghệ 4G. Nhưng thực tế thì WiMax là công nghệ đang trong quá trình được xây dựng và hoàn thiện, chưa có ví dụ điển hình nào về sự thành công về mặt thương mại, nên nghi ngờ về mức độ thành công của công nghệ này vẫn còn tồn tại (có người đã gọi công nghệ này là WhyMax thay vì WiMax).

Trong 10 năm qua cũng không ít công nghệ vô tuyến được quảng cáo rầm rộ, nhưng thành công thực tế lại rất ít. Vào những năm 1995-2000, các hệ thống vệ tinh di động tầm thấp như GlobalStar, Iridium, ICO,.. đã được quảng cáo là sự bổ sung tuyệt vời cho các hệ thống di động mặt đất, nhưng thực tế tất cả các hệ thống đó đều thất bại. Việc đánh giá quá cao hệ thống 3G đó dẫn đến việc các nhà khai thác châu Âu đổ ra một số lượng lớn tiền để dành quyền sử dụng băng tần rồi sau đó gặp khó khăn, thậm chí có nguy cơ phá sản. WiFi vào đầu những năm 2000 cũng đã từng được tung hô, nhưng khiếm khuyết vùng phủ sóng hạn chế lại được chỉ ra ngay sau đó cùng với sự xuất hiện của WiMax.

Vì vậy, sự thành công của WiMax cần thời gian để có câu trả lời và các chính sách quản lý cũng cần tính đến khía cạnh này. Nhiều nước khi phân bổ băng tần đã áp dụng chính sách độc lập về công nghệ, chỉ quy định mục đích không quy định cụ thể loại công nghệ. Việc lựa chọn loại hình công nghệ nào sử dụng trong băng tần đó là do chính nhà khai thác quyết định và tự chịu trách nhiệm.

Lê Văn Tuấn