GSMA nói gì về tương lai của HSPA?
1. Giới thiệu
Hiện nay, người dùng có thể truy xuất đến những dịch vụ mà trước đây chỉ dành riêng cho các mạng cố định. HSPA đang cung cấp các dịch vụ di động băng rộng, bao gồm nhiều ứng dụng như: tìm kiếm, duyệt thông tin, tải nhạc, chia sẻ hình ảnh,…. Một ứng dụng cho di động băng rộng đã phát triển và được biết đến rộng rải hiện nay chính là việc truy cập Internet băng rộng dành cho máy tính, bao gồm cả máy tính để bàn và xách tay, trong đó lượng dữ liệu của nó chiếm đến 2/3 tổng lưu lượng dữ liệu trong hầu hết các mạng HSPA.
Điều đó đã kéo theo nhu cầu về phổ tần, mà chủ yếu là do ảnh hưởng bởi sự chuyển dịch từ các dịch vụ cố định sang di động băng rộng với các ứng dụng đa phương tiện di động tiên tiến, chẳng hạn như: mạng kết nối cộng đồng, truyền hình di động, nhắn tin hình ảnh,…. Ngoài ra, tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ trong các lĩnh vực dịch vụ đang tồn tại, chẳng hạn như độ phân giải của máy quay di động ngày càng tăng, sự triển khai dịch vụ truyền hình di động độ phân giải cao, cũng góp phần làm cho nhu cầu phổ tần thậm chí cao hơn nữa. Thật sự, việc phát triển của các ứng dụng và dịch vụ mới này thậm chí đã không được đề cập đến khi ITU thiết lập các quy hoạch băng tần chính và mở rộng cho các công nghệ đa phương tiện IMT-2000.
Việc truy nhập thông suốt và có tính kinh tế đối với các băng tần chính và mở rộng phải được ưu tiên tuyệt đối bởi vì các dịch vụ và ứng dụng mới này thúc đẩy nhu cầu về dữ liệu nhiều hơn so với những tiên đoán về dung lượng hiện tại. Tuy nhiên, việc truy nhập đến các băng tần chính và mở rộng này phải được thực hiện một cách quy cũ để tránh tình trạng phân mảnh các băng tần. Nó đảm bảo cung cấp sự mở rộng băng tần cần thiết cho các dịch vụ 3G mà không cần phải điều chỉnh hay tái ấn định các băng tần hiện tại. Hệ thống HSPA đang hướng đến việc giảm giá thành để những khu vực người dùng thu nhập thấp hơn có thể dễ dàng truy nhập các dịch vụ di động băng rộng. Sự mở rộng và phát triển nhanh chóng của hệ thống HSPA đòi hỏi phải có quy hoạch ấn định phổ tần trong tương lai cho các băng tần mở rộng 2.5 – 2.6 GHz để bảo đảm tối đa hóa các lợi ích kinh tế quốc gia.
2. FDD (Frequency Division Duplex) và TDD (Time Division Duplex) - Tổng quan
Điều quan trọng là các công nghệ IMT-2000 đang tồn tại đã đi vào hoạt động thương mại ở các băng tần chính 3G ( 1920 MHz – 1980 MHz và 2110 MHz – 2170 MHz) mà không bị ảnh huởng bởi sự khan hiếm phổ tần hay can nhiễu kỹ thuật. Vấn đề can nhiễu kỹ thuật có lẽ là quan trọng nhất khi mà các công nghệ mới phát triển bên cạnh các mạng đã được hoạch định và tối ưu hóa trước đó. Vấn đề can nhiễu có hại, suy giảm chất lượng dịch vụ có thể được phát hiện bởi các phép đo định kỳ nhưng cũng có thể từ sự kihếu nại của khách hàng.
Vấn đề thứ hai cần xem xét là việc kết hợp giữa nghiên cứu và thực nghiệm để bảo đảm các công nghệ FDD và TDD có thể cùng tồn tại một cách thành công trong việc ấn định phổ tần mới, như băng tần mở rộng cho 3G 2.6 GHz (2500 – 2690 GHz). FDD và TDD là hai chế độ hoạt động hoàn toàn khác nhau. FDD và TDD là hai phương pháp song công phổ biến trong các mạng không dây di động băng rộng.
TDD sử dụng một tần số để truyền tín hiệu trên cả hai hướng.
FDD sử dụng một kênh tần số để truyền tín hiệu luồng xuống từ trạm gốc đến thiết bị đầu cuối thuê bao di động, tần số thứ hai được sử dụng để truyền theo hướng luồng lên và hỗ trợ việc truyền dẫn từ khách hàng đến trạm gốc. Vì sử dụng một cặp tần số nên việc truyền dẫn có thể thể được thực hiện đồng thời theo cả hai hướng. Để làm giảm can nhiễu giữa việc truyền dẫn luồng lên và luồng xuống, phải bảo đảm sự phân cách tần số giữa các cặp tần số FDD.
Vấn đề thứ ba đặt ra là việc quy hoạch ấn định băng tần 2.5 – 2.6 GHz cho các băng mở rộng 3G phải hiệu quả. Việc quy hoạch hiệu quả sẽ ngăn chặn phân mảnh băng tần và làm giảm nguy cơ can nhiễu giữa các công nghệ mà có thể phát triển trong cả các mạng mới lẫn các mạng hiện hữu.
Nguy cơ can nhiễu giữa đường lên FDD, đường xuống FDD và TDD được thừa nhận bởi ITU khi phát thảo các băng tần tần chính và mở rộng cho 3G, các ấn định tần số sóng mang cho FDD và TDD cho các băng tần chính và các khuyến nghị cho băng tần mở rộng.
3. Quy hoạch băng tần mở rộng 3G
Việc quy hoạch phổ tần 2.5 – 2.6 GHz ấn định cho các băng tần 3G mở rộng là cần thiết để bảo đảm sử dụng hiệu quả càc băng tần này, đặc biệt là từ khi nó được nhắm đến bởi các công nghệ khác nhau, cả FDD và TDD. Cần rút kinh nghiệm từ quá khứ để tránh xảy ra thất bại mà nhiều quốc gia đã gặp phải. Một kinh nghiệm nổi bật và được biết đến nhiều nhất xuất phát từ nước Mỹ khi mà hệ thống di động tế bào iDEN can nhiễu với các hệ thống dịch vụ khẩn cấp đã gây ra gián đoạn dịch vụ và nguy cơ đối với đời sống.
Một cảnh báo khác về nhu cầu hoạch định băng tần có thể thấy từ việc bán đấu giá băng tần mở rộng cho 3G 2.5 – 2.6 GHz tại Na Uy vào tháng 12/2007. Đây là băng tần được ấn định trên cơ sở cung cấp một lượng giấy phép cho các quốc gia và khu vực.
Các kết quả được tổng hợp và cuối cùng đã tương thích với ITU và quy hoạch băng tần CEPT. Ngoài ra, một số người tham gia đấu giá cũng công nhận rằng sự phù hợp với quy hoạch băng CEPT là cách tốt nhất cho sự tồn tại cộng sinh các công nghệ.
Vấn đề trên đặt ra một số câu hỏi:
· Việc cấp các giấy phép biểu hiện một thị trường khỏe mạnh nhưng liệu các quốc gia lân cận có bị ảnh hưởng bởi việc hoạt động của các giấy phép này ?
· Nếu các quốc gia lân cận áp dụng cùng một số nguyên lý và để cho thị trường quyết định sẽ dẫn đến các nhiễu giữa các khu vực biên giới và ngăn chặn việc chuyển vùng quốc tế ?
· Nếu các quy hoạch băng tần này bị thất bại và một quốc gia nào đó bị bắt buộc phải điều chỉnh trong tương lai với việc tái cơ cấu băng tần và giấy phép để đảm bảo sự công sinh công nghệ thì ai sẽ trả chi phí ?
Việc quyết định cấp giấy phép trong băng tần 2.5 GHz nên dựa trên các sơ đồ hạ tầng cũng như các nhu cầu rõ ràng, không nên dựa vào những công nghệ chưa được minh chứng với các đặc tính can nhiễu không chắc chắn cũng như với các sơ đồ hạ tầng và thiết bị không rõ ràng.
WCDMA và HSPA đã hiện diện và có một sức thu hút rõ ràng trên thị trường và có một lộ trình phát triển từ băng tần chính 3G đến băng tần 2.5 GHz.
Việc quy hoạch băng tần chính cho công nghệ IMT-2000 được quyết định tại Hội nghị truyền thông vô tuyến thế giới 1992 (WRC-92). Việc sử dụng các dịch vụ IMT-2000 trong các băng mở rộng được thảo luận tại WRC-2000.
Hai lựa chọn đầu phân biệt FDD và TDD trong miền tần số. Điều này bảo đảm việc sử dụng phổ tần đạt hiệu quả tối đa, tối thiểu hóa can nhiễu giữa các công nghệ và chi phí cho các nhà khai thác.
Hai lựa chọn đầu phân biệt FDD và TDD trong miền tần số. Điều này bảo đảm việc sử dụng phổ tần đạt hiệu quả tối đa, tối thiểu hóa can nhiễu giữa các công nghệ và chi phí cho các nhà khai thác.
Lựa chọn thứ ba tăng cường nhu cầu cho các băng bảo vệ và có xu hướng làm tăng chi phí cho các nhà sở hữu phổ tần bởi vì họ sẽ phải thương lượng với nhau để bảo đảm sự cùng tồn tại hiệu quả và dành phổ tần cho các băng bảo vệ. Nếu các công ngệ TDD và FDD được phối hợp thì lợi nhuận cho việc bán phổ tần mở rộng sẽ thấp hơn như được minh họa ở hình vẽ sau:
Số nhà cung cấp dịch vụ di động
|
Hình 2: Mối quan hệ giữa lợi nhuận trong việc bán phổ tần mở rộng: có và không có phân kênh kết hợp
Việc quản lý kỹ thuật phổ tần là một phương pháp quan trọng đã được chứng minh sẽ dẫn đến việc sử dụng phổ tần hiệu quả trong các hệ thống di động. Việc ấn định phổ tần cho các ứng dụng rõ ràng là điểm mấu chốt trong việc quản lý can nhiễu. Điều này có thể đạt được bằng cách ấn định các quy hoạch phân kênh riêng cho các hệ thống FDD và TDD. Do các phát xạ ngoài băng mà hệ thống nào cũng có, cần ấn định băng bảo vệ để đảm bảo việc sử dụng phổ tần hiệu quả và kinh tế.
Ngoài ra, câu hỏi về sự sẵn sàng của các thiết bị cho các quy hoạch băng theo lựa chọn 3 cũng chưa được giải đáp.
4. Bản đồ quy hoạch cho HSPA trong các băng tần chính và mở rộng
Các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng và thiết bị đang lập trình để nâng cấp từ HSPA lên phiên bản HSPA+ và cao hơn nữa. HSPA+ cung cấp nhiều đặc điểm trong LTE mà có thể sử dụng hiệu quả các băng tần chính và mở rộng hiện tại. WCDMA và các bản phát triển của nó (HSPA, HSPA+ và LTE) được thiết kế để cung cấp khả năng di động băng rộng tại nhiều tốc độ dữ liệu di động cao hơn, với các ứng dụng như duyệt web, dịch vụ định vị thời gian thực, chia sẻ dữ liệu đa phương tiện và truy nhập Internet băng rộng từ máy tính.
Các giải pháp này đã được triển khai rộng rải trong các băng tần khác nhau, đặc biệt là băng tần chính 2 GHz. Các nhà cung cấp như Ericsson và Qualcomm đã công bố các sản phẩm hạ tầng và thiết bị hỗ trợ băng tần 2.6 GHz.
HSPA+ dựa trên tiêu chuẩn 3GPP phiên bản 7, cung cấp các tốc độ dữ liệu lên đến 28 Mbps (42 Mbps trong phiên bản kế tiếp trên đường downlink và 11 Mpbs trên đường uplink), tăng cường đáng kể dung lượng mạng, giảm độ trễ và hỗ trợ các ứng dụng cần nhiều dữ liệu. HSPA+ cung cấp sự tăng cường dung lượng dữ liệu mạng gấp hai lần, tăng hiệu quả kinh tế cho các nhà khai thác và giúp người dùng tận hưởng dịch vụ băng rộng cấp tiến.
HSPA+ tương thích với tất cả các thế hệ trước của WCDMA và phát triển các mạng hiện tại, cung cấp một lộ trình hiệu quả về chi phí cho các nhà khai thác chuyển dịch sang HSPA+. Các cải tiến của HSPA+ sẽ tăng cường tuổi thọ pin cho các thiết bị, và công nghệ MIMO sẽ bảo đảm độ kết nối tuyệt vời và các tốc độ thông suốt. Các thử nghiệm về HSPA+ được bắt đầu từ đầu năm 2008, với hi vọng việc triển khai thương mại sẽ được thực hiện vào cuối năm 2008.
LTE là thế hệ kế tiếp của họ WCDMA theo sau HSPA+. LTE sẽ cung cấp nhiều cải tiến hơn nữa.
5. Quy định nhà cung cấp thiết bị và cơ sở hạ tầng cho HSPA trong các băng tần chính và mở rộng
Các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng và thiết bị được yêu cầu cung cấp các sản phẩm HSPA trong cả các băng tần chính và mở rộng. Hiện nay, đã có nhiều lựa chọn đối với các thiết bị HSPA cho mục đích thương mại:
Tổng cộng có 408 thiết bị từ 89 nhà cung cấp, bao gồm:
· 179 máy cầm tay
· 76 notebook được tích hợp
· 36 card dữ liệu
· 32 modem USB
· 29 router vô tuyến
· 26 thiết bị được tích hợp
(Nguồn: http://hspa.gsmworld.com)
6. Kết luận
HSPA là công nghệ hiện tại dựa trên tiêu chuẩn vô tuyến WCDMA 3G được thiết lập có sự hỗ trợ từ Hiệp hội GSM, bao gồm cả các nhà khai thác lớn nhất trên thế giới cũng như các nhà khai thác nhỏ tại địa phương, các nhà cung cấp thiết bị và hạ tầng mạng, các diễn đàn về tiêu chuẩn. Công nghệ này được sử dụng rộng rải trên khắp thế giới trong nhiều mạng thương mại và có một yêu cầu để đảm bảo tài nguyên phổ tần hiệu quả để cho phép người sử dụng hưởng lợi từ dịch vụ di động tốt nhất với chi phí chấp nhận được. WCDMA/HSPA có một lộ trình phát triển rõ ràng với HSPA+ và LTE chuyển dịch các tốc độ tải dữ liệu hiện tại 7.2 Mbps – 14.4 Mbps hướng tới tốc độ 42 Mbps và cao hơn. HSPA là công nghệ duy nhất có thể hoạt động đồng thời trên các tốc độ dữ liệu này với thoại được chuyển mạch mạch xảy ra cùng thời điểm với các phiên dữ liệu, tạo nên một sự hòa trộn liên tục giữa các dịch vụ thoại và dữ liệu.
Lưu lượng di động băng rộng HSPA đang phát triển nhanh chóng và cần đưa ra các quy định đảm bảo truy nhập phổ tần an toàn và có thể dự báo để tạo nên các thuận lợi xã hội và kinh tế mà dịch vụ di động băng rộng chất lượng có thể cung cấp, bao gồm truy nhập Internet băng rộng, làm tăng cường cơ sở hạ tầng thông tin của quốc gia.
Thành công tương lai của HSPA và sự phát triển của nó được khẳng định về mặt kinh tế và truy nhập không can nhiễu đến các băng tần IMT-2000, đặc biệt là các băng mở rộng. Nếu các quy định cho phép sự phối hợp không kiểm soát giữa các công nghệ FDD/TDD, theo lựa chọn 3, việc ấn định phổ tần (bao gồm ấn định các băng bảo vệ) theo địa lý sẽ trở nên rất phức tạp. Lựa chọn 3 không được khuyến nghị bởi GSMA vì nó cung cấp hiệu quả sử dụng dụng phổ tần và lợi ích kinh tế thấp hơn do cần nhiều băng bảo vệ để tránh can nhiễu.
Vì vậy, GSMA tin rằng giải pháp hiệu quả nhất cho các băng tần mở rộng là lựa chọn 1 và 2 của ITU bởi vì các giải pháp này cung cấp sự bảo đảm chắc chắn cho tất cả các nhà khai thác về băng tần, hiệu quả tối đa trong việc sử dụng các băng tần này và bảo đảm các thiết bị sẽ được sẵn sàng.