LTE và bài toán khó mang tên “băng tần”

Mặc dù mới đây ITU đã công bố cả LTE và WiMAX đều không đủ tiêu chuẩn để gọi là 4G, song một định nghĩa rõ ràng về 4G vẫn chưa được đưa ra. Do đó LTE vẫn được đa số các nhà khai thác và người sử dụng biết đến như một công nghệ tiềm năng cho 4G. Công nghệ này hiện nay đang được một số các công ty thiết bị viễn thông lớn trên thế giới tiến hành triển khai thử nghiệm và dường như đang ngày càng lấn lướt đối thủ chính trong cuộc đua 4G – WiMAX R2. Thế nhưng một rào cản lớn đối với LTE là bài toán băng tần cho đến nay vẫn chưa có một lời giải rõ ràng. Bài viết đưa ra một trường hợp đang gặp khó khi triển khai LTE và đề xuất một vài lời giải cho vấn đề này.

1. Gặp khó về băng tần khi triển khai LTE

Tính tới hết quý 3/2010, Indonesia có gần 200 triệu thuê bao di động. Các nhà mạng lớn trong nước cho biết các dịch vụ 3G đang phát triển rất tốt, nhiều trường hợp đã sẵn sàng cho việc sử dụng các dịch vụ LTE khiến các nhà mạng đang rất lạc quan về tương lai của LTE tại quốc gia này.

Tuy nhiên, viễn cảnh trở thành một trong những quốc gia đi đầu trong việc phổ biến LTE của Indonesia lại đang bị kìm hãm bởi vấn đề băng tần. Hầu hết các băng tần vô tuyến mà các nhà mạng đi trước trên thế giới dùng để triển khai LTE đều đang được sở hữu bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các nhà cung cấp dịch vụ phát thanh truyền hình. Và điều này đang khiến các nhà mạng triển khai LTE ở ở đây phải lúng túng.

Đối với các băng tần hiện có của nhà mạng: Hầu hết các băng tần này đều trong tình trạng không đủ rộng để có thể triển khai các dịch vụ LTE; Băng tần 1,8 Ghz được IMT-Advanced khuyến nghị triển khai cần các nhà mạng phải thỏa thuận lại với nhau, sắp sếp lại tần số mới có thể sử dụng được và nếu triển khai thì sẽ phải triển khai cùng với các dịch vụ GSM, HSPA, CDMA.

Băng tần 2.5/2.6 GHz: Băng tần này khả dụng cho LTE song hiện đã được ấn định để triển khai cho các dịch vụ truyền hình trả tiền, dịch vụ quảng bá và dịch vụ vệ tinh nên khó có thể dùng chung cho LTE.

Cơ quan quản lý viễn thông Indonesia (DG Postel) vẫn đang nghiên cứu những giải pháp tối ưu để thúc đẩy LTE phát triển như: sắp xếp lại tần số, giải phóng băng tần dành cho truyền hình analog, đấu thầu bổ sung băng thông…, song chưa có một hướng giải quyết nào thật sự khả thi cho vấn đề này.

Indonesia được đánh giá là một thị trường đầy tiềm năng phát triển công nghệ tiền 4G LTE với khoảng 10 triệu thuê bao (chiếm 11% tổng số thuê bao LTE của toàn khu vực châu Á - Thái Bình Dương) trong vòng 5 năm tới. Tuy nhiên, đó là trong trường hợp vấn đề băng tần được giải quyết sớm và triệt để.

2. Thử đi tìm lời giải cho bài toán băng tần cho LTE?

Thực tế, mặc dù tần số cho LTE dường như đang “bí”, song vẫn có nhiều dải tần có thể sử dụng được cho công nghệ này. Mỗi băng tần đó đều có các ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng ta sẽ thử phân tích một số băng tần như vậy để gợi mở một hướng giải quyết bài toán băng tần cho công nghệ này.

Băng tần 700 MHz

Ở một tần số thấp như 700Mhz thì tín hiệu sẽ “khỏe” hơn, nghĩa là tín hiệu truyền xa hơn và cung cấp chất lượng phủ sóng trong các tòa nhà tốt hơn các tần số cao như các băng tần trên dưới 2 GHz. Vì vậy, các nhà khai thác cần ít trạm gốc hơn để phủ sóng một vùng điều này dẫn đến giá đầu tư thấp hơn. Đó là ưu điểm của băng tần này.

Băng tần 900 MHz

Hiện nay băng tần này có 35 MHz để sử dụng cho mạng GSM. Ở nước ta, băng tần này đang được cấp phát cho các mạng GSM và do đó băng thông khả dụng còn lại có thể sử dụng cho LTE là rất ít.

Cũng giống như băng tần 700Mhz, băng tần này thấp nên sẽ “khỏe”, tuy nhiên với việc đã cấp phát cho các mạng GSM thì băng tần khả dụng cho LTE sẽ chỉ đủ để nhà cung cấp LTE triển khai một sóng mang 1,25Mhz. Với một sóng mang như vậy, triển khai các dịch vụ có lẽ sẽ gặp khó và do đó băng tần này, tuy không phải không thể, nhưng dường như không được các nhà khai thác LTE quan tâm nhiều.

Băng tần 1800 MHz

Tình cảnh trái ngược so với băng tần 900 MHz. Hiện nay băng tần này cũng được cấp phép cho mạng GSM với tổng cộng 75 MHz. Tuy nhiên, một số quốc gia vẫn chưa phân bổ hết toàn bộ 75 MHz này cho các nhà khai thác di động, bởi vậy một số nhà khai thác có thể dành lấy băng tần chưa sử dụng để bắt đầu triển khai LTE với một sóng mang 5 MHz hoặc 10 MHz.
Tuy nhiên, như đã nói ở trên, với tần số “hơi cao”, độ khỏe của sóng sẽ hạn chế và do đó vùng phủ của một trạm thu phát sẽ không lớn, dẫn tới số lượng trạm thu phát nhiều và do đó, chi phí triển khai mạng lưới cũng sẽ tăng lên tương đối.

Băng tần 2100 MHz

Đây là băng tần dành cho 3G UMTS ở một số khu vực trên thế giới đặc biệt là ở Châu Âu, với tổng cộng 60 MHz. Trong hầu hết các quốc gia thì mỗi nhà khai thác được cấp một đoạn băng tần 10 MHz nhưng cũng chỉ sử dụng 5 MHz cho một sóng mang 3G. Tuy nhiên, tại nhiều quốc gia, lượng băng tần dành cho 3G chưa hết 60Mhz, do đó có thể sắp xếp để có một phần băng tần dành cho LTE.

Thực tế, tại nhiều quốc gia châu Á, băng tần này đang được “dòm ngó” nhiều nhất bởi nó được sử dụng một cách rộng rãi và đặc tính truyền sóng tốt trong khi lượng băng tần khả dụng cũng còn tương đối nhiều.

Băng tần 2600 MHz

Đây sẽ là một băng tần khả dụng cho LTE ở Châu Âu. Có tối đa 140 MHz (2x 70 MHz) sẽ được phân chia cho các dịch vụ FDD như LTE và 50 MHz khác cho băng TDD (WiMAX). Đến bây giờ, Na Uy và Thụy Điển đã đấu giá phổ tần số này trong khi đó Hà Lan, Đức, Áo và Anh đã lập kế hoạch đấu giá. Các nhà quản lý Châu Á cũng đang xem xét băng tần này.
Vấn đề là với tần số cao như vậy, lượng trạm thu phát để phủ sóng cho một vùng rộng lớn sẽ là rất lớn và do đó chi phí khi triển khai trên băng tần này sẽ lớn. Một vấn đề khác nữa là băng tần này chưa được triển khai rộng rãi nên các tính chất của nó là chưa thể nói trước. Hơn nữa số lượng thiết bị đầu cuối đang hỗ trợ băng tần này là rất ít so với các băng tần 900Mhz và 1800Mhz.

3. Một vài trường hợp thực tế

Trên thế giới đã có nhiều kịch bản khác nhau để sắp xếp phổ tần cho LTE. Có thể kể đến một vài trường hợp điển hình như:

Nhà mạng Verizon Wireless - thành viên của Verizon Communications ở Mỹ và hãng Vodafone của Châu Âu đã tham gia và giành chiến thắng trong cuộc đấu giá băng tần 700 MHz để nhằm mục đích triển khai LTE. Cái giá mà nhà khai thác này phải trả để sở hữu băng tần này không hề rẻ, lên tới 9,63 tỷ đôla.

Tại Châu Âu, để có phổ tần cho LTE, một số phổ tần số quan trọng trong băng UHF như băng phát thanh truyền hình ở những vùng khác nhau mà ở đó sóng TV tương tự đã được giải phóng để nhằm quy hoạch lại tần số cho LTE. Ở Anh hoặc Thụy Điển, người ta đã quyết định dành những băng tần có giá trị cho các ứng dụng di động. Các quốc gia khác chắc chắn sẽ đi theo hướng đi thích hợp này trong thời gian dài tới.

4. Kết luận

Vấn đề băng tần cho LTE là vấn đề đã và đang gặp phải của các nhà khai thác đang muốn triển khai công nghệ này. Bài viết đưa ra một ví dụ thực tế đã gặp khó khi xây dựng mạng LTE để từ đó nêu và phân tích một số băng tần có thể khả dụng cho LTE. Tất nhiên việc lựa chọn băng tần này cần dựa trên thực trạng của từng nước để đạt được hiệu quả cao nhất.