• Thứ Năm, 02/06/2011 16:06 (GMT+7)

    4G Mạng điện thoại và triển vọng

    Song Minh
    Gần đây, các nhà mạng tại Mỹ và nhiều nước khác công bố dịch vụ mạng di động 4G nhưng mỗi mạng mỗi chuẩn. Liệu bao giờ bạn có thể “khoe” điện thoại di động 4G?

    Tại triển lãm lớn nhất của ngành công nghiệp di động (MWC 2011 - Mobile World Congress 2011) diễn ra vào giữa tháng 2 vừa qua tại Barcelona (Tây Ban Nha) và mới đây (ngày 20 tháng 3) là triển lãm của Hiệp hội Viễn thông và Internet Mỹ (CTIA 2011) tại Orlando (bang Florida, Mỹ) cho thấy, sức mạnh và sự hấp dẫn của công nghệ mạng di động (DĐ) thế hệ thứ 4 (4G). Đây là một trong những chủ đề nóng trong các cuộc thảo luận tại triển lãm lần này, bởi nhu cầu băng rộng ngày càng tăng cao, những tính năng và dịch vụ mà mạng 3G không thể đáp ứng được. Các nhà hoạch định chiến lược của những nhà mạng lớn trên thế giới như: Verizon, AT&T, Sprint... đã giới thiệu các dịch vụ cũng như công bố những chiếc điện thoại DĐ 4G hỗ trợ riêng cho hệ thống thông tin DĐ của họ. 

    Tại Việt Nam, hiện có 3 nhà cung cấp dịch vụ 3G là Viettel, MobiFone và VinaPhone. Các nhà mạng này mới trong giai đoạn đầu khai thác sức mạnh của 3G. Nhưng thực tế cho thấy, các nhà mạng chưa tận dụng và khai thác 3G hiệu quả, các dịch vụ giá trị gia tăng chưa phong phú, chỉ mới dừng lại ở dịch vụ truy cập Internet là chính, tổng doanh thu dịch vụ hơn một năm qua vẫn chưa đáp ứng được kỳ vọng của các nhà mạng. Thêm vào đó, số lượng người dùng có điều kiện sử dụng mạng 3G cũng chưa phải là nhiều, những người "thích" 3G cũng thế. Nhưng vào cuối quý 3/2010, Bộ Thông tin – Truyền thông (BTT&TT) đã đồng ý cho 5 doanh nghiệp viễn thông là VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC và VTC thử nghiệm xây dựng và ứng dụng mạng thông tin DĐ 4G. BTT&TT chỉ đưa ra quy hoạch chung, không can thiệp hay chỉ định các nhà mạng chọn công nghệ nào (WiMax, LTE, HSPA+), quyền chọn lựa công nghệ do doanh nghiệp quyết định. Cho đến thời điểm này chưa có đơn vị nào công bố cụ thể họ sẽ phát triển mạng 4G trên nền tảng công nghệ nào. Thế nên, việc mua điện thoại 4G tại Việt Nam chỉ là giải pháp “đi tắt đón đầu” cho một tương lai còn nhiều ẩn số.

    Còn tại Mỹ, sau MWC và CITA 2011, hàng loạt nhà mạng công bố khu vực triển khai, dịch vụ và thiết bị DĐ hỗ trợ 4G. Theo khảo sát của PCW Mỹ, các "đại gia" mạng DĐ Mỹ hiện áp dụng 3 nền tảng công nghệ mạng DĐ được cho là 4G, gồm: Mobile WiMAX (do Sprint triển khai), LTE (do Verizon và tới đây là AT&T triển khai) và HSPA+ (do T-Mobile và AT&T cung cấp). Mobile WiMAX do Sprint triển khai và có mặt trước LTE. Về mặt kỹ thuật, HSPA+ không thực sự là 4G, nhưng thông qua T-Mobile và AT&T, dịch vụ DĐ công nghệ HSPA+ của họ có tốc độ nhanh hơn và vùng phủ sóng rộng hơn 3G, dịch vụ tương đương với WiMax. Dù ra đời sau, nhưng LTE nhanh chóng trở thành chuẩn 4G với nhiều ưu thế vượt trội hơn 2 công nghệ trên. 

    Mỗi nhà mạng chọn một nền tảng công nghệ riêng, nên tốc độ dịch vụ và thiết bị DĐ hỗ trợ giữa các nhà mạng cũng khác nhau.

    Tốc độ lý thuyết và thực tế 

    Dù theo lý thuyết, LTE có tốc độ cao hơn, lên đến 100Mbps; 40Mbps với WiMAX và hơn 20Mbps đối với HSPA+ nhưng theo công bố thực tế, tốc độ tải về trung bình của HSPA+ (nhà cung cấp T-Mobile) chỉ xấp xỉ 6Mbps, WiMAX (nhà mạng Sprint) đạt khoảng 3Mbps - 6Mbps, cao nhất 10Mbps, tốc độ tải lên khoảng 1Mbps và LTE (nhà cung cấp Verizon) với mức tốc độ tải về trung bình từ 5Mbps - 12Mbps, tải lên trung bình từ 2Mbps - 5Mbps. 

    HTC EVO 4G (mạng WiMax của Sprint)
    Vậy công nghệ nào chiếm ưu thế? Ngay từ đầu, WiMAX hay IEEE 801.16e nhận được sự ủng hộ của nhiều tên tuổi lớn, trong đó Intel và Motorola đã đầu tư hàng triệu USD để hỗ trợ WiMAX gồm 900 triệu USD đầu tư vào Clearwire. Khởi đầu Cisco theo WiMAX nhưng sau đó chuyển sang LTE (xem thêm bài viết trên TGVT, ID: A1005_86). Cuối năm 2007, Verizon và AT&T cho biết họ chuẩn bị triển khai LTE nhằm tiếp tục chuyển hướng tốt hơn cho các mạng 3G của họ. Các nhà mạng lớn khác như Yota (Nga), WorldMax (Hà Lan) cũng đã bỏ WiMAX để đến với LTE và những nhà mạng lớn ở Trung Quốc, Ấn Độ cũng chọn LTE. Điều này cho thấy rằng Mobile WiMAX bị áp đảo và những nhà cung cấp dịch vụ 4G mới có xu hướng "thích" LTE hơn. Còn những nhà mạng khác như T-Mobile và AT&T đang tạm thời cung cấp HSPA+ trong thời gian chuyển sang xây dựng mạng 4G LTE. Theo nhận định của giới chuyên gia, việc AT&T và T-Mobile chọn HSPA+ để triển khai rộng khắp có thể sẽ là lựa chọn tốt hơn so với cách chọn EV-DO 3G của Verizon.

    LTE và xu hướng

    Để có thể truyền và nhận dữ liệu ngay lập tức, LTE có 2 phương án song công: FDD-LTE (frequency division duplex phân chia theo tần số), cho phép tải lên, tải về tức thời nhưng cần phổ đôi (paired spectrum) tương tự như cách sử dụng hiện tại trên công nghệ GSM, và TD-LTE (time division – phân chia theo thời gian) có thể sử dụng phổ lẻ (unpaired spectrum), chi phí thấp hơn so với phổ đôi. Nhà mạng lớn nhất Trung Quốc là China Mobile và một số nhà mạng khác của Ấn Độ đang có kế hoạch tung ra mạng TD-LTE. Với cách này, người dùng không cần phải quan tâm đến chiếc điện thoại LTE của họ sử dụng FDD hay TD vì các chipset có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các nhà mạng. Verizon đang sử dụng FDD-LTE tần số 700MHz vừa mới công bố các điện thoại thông minh hỗ trợ 4G gồm Motorola Droid Bionic và HTC ThunderBolt. 

    HTC EVO Shift (mạng WiMax của Sprint)
    Hiện nay, có vẻ như LTE-TD và LTE-FDD sẽ chiếm ưu thế hơn so với WiMAX. Nếu các nhà mạng vẫn giữ kế hoạch chuyển từ WiMAX sang LTE, các nhà mạng lớn tại Mỹ và đối tác nước ngoài đều chọn LTE thì WiMAX hoàn toàn bất lợi. Hiện nay, liệu có nên mua điện thoại WiMAX? Có nhiều câu trả lời “phân bố” từ có thể cho đến chắc chắn sẽ mua. Theo các nhà phân tích, trong vài năm tới WiMAX sẽ tốt, nhưng liệu các nhà mạng có nhắm tới LTE trong tương lai. 

    Nếu bạn đang lo lắng rằng, mạng không dây thế hệ kế tiếp sẽ làm 4G sớm lỗi thời thì hãy quên ngay điều đó. Để có một điện thoại DĐ thế hệ mới thường phải mất ít nhất khoảng 10 năm khởi động, 1G bắt đầu năm 1981, 3G năm 2001 và 4G năm 2011, vì thế có thể phải chờ đến năm 2020 bạn mới có thể trải nghiệm được 5G. Điều này không có nghĩa là bạn sẽ không thấy nhiều "biến thể" của 4G trước khi xuất hiện 5G trên thực tế. LTE-Advanced là một trong những "biến thể" của 4G.

    "Biến thể" LTE-Advanced

    Năm 2010, công nghệ không dây băng rộng, đặc biệt là LTE đã bước đầu ghi được thành công. Đến nay, 17 mạng LTE đã hoạt động và hơn 64 nhà mạng tại 31 nước đã cam kết hỗ trợ LTE. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng và triển khai, LTE cần có những cải tiến và đổi mới hơn so với LTE "nguyên bản" nhằm tăng hiệu năng mạng, đó là lý do chính để sinh ra LTE-Advanced (được xem như công nghệ 4G đích thực).
     

    Những điện thoại 4G đã, đang và sẽ công bố, xem thêm thông tin về lịch trình công bố điện thoại 4G và biểu đồ so sánh tại trang web Retrevo (http://shop.retrevo.com/m/smartphone/c2002)

    Với biến thể này, hàng loạt vấn đề sẽ được giải quyết, những nhà khai thác mạng và những hãng OEM (Original Equipment Manufacturer) thiết bị DĐ có thể tận dụng đầy đủ lợi thế của cả hai công nghệ LTE hiện tại và tương lai (LTE-Advanced). Ba vấn đề đặc biệt được giới công nghệ quan tâm là khả năng hỗ trợ đa tần (multifrequency), thoại qua LTE và cách xử lý nhiễu giữa các mạng. 

    Với mạng LTE đã được các nhà mạng triển khai cho thấy, tần số vô tuyến dùng cho các mạng LTE của các nhà mạng khác nhau, thay đổi theo khu vực (hiện có hơn 20 tầm tần số khác nhau từ 700MHz đến 2,6GHz cho các mạng LTE trên thế giới) nên ảnh hưởng đến các thiết bị hỗ trợ LTE. 

    Chẳng hạn, để đảm bảo khả năng chuyển vùng trên toàn cầu, điện thoại thông minh (smartphone) LTE cần phải truy cập được các chipset đa tần và yêu cầu những chipset này phải hỗ trợ khả năng tương thích ngược với 3G để phòng trường hợp sóng LTE chưa phủ tới hay không có. Hỗ trợ nhiều công nghệ và nhiều băng tần trên một chip đơn đã là khá khó vì thế để đảm bảo yêu cầu chipset đủ nhỏ và cung cấp đủ nguồn cho hoạt động hàng ngày là những thách thức mà chỉ vài nhà cung cấp chipset DĐ có thể đáp ứng. 

    Một điểm quan tâm khác là khả năng hỗ trợ thoại qua mạng LTE. Những mạng LTE hiện nay chỉ hỗ trợ truyền dữ liệu, do đó điện thoại 4G cũng cần khả năng tương thích ngược với 3G để đáp ứng nhu cầu thoại và dữ liệu đồng thời hay chỉ các kết nối thoại. LTE Release 9 gồm các cải tiến tối ưu thời gian chuyển tiếp phiên dữ liệu LTE sang cuộc gọi 3G.

    Thoại qua mạng LTE sẽ được hỗ trợ trong các mạng LTE tương lai. Để đạt chất lượng và những đòi hỏi nghiêm ngặt về thoại, những mạng hỗ trợ thoại qua LTE có thể chuyển xuống 3G thông qua tính năng SRVCC (single radio voice call continuity), hỗ trợ thoại liên mạng giữa LTE và 3G trên một chipset "sóng vô tuyến đơn". Phương pháp dùng sóng vô tuyến đơn này giúp giảm chi phí sản xuất smartphone và kéo dài thời gian dùng pin khi sử dụng mạng LTE cho mục đích thoại. 

    HTC ThunderBolt (mạng LTE của Verizon), HTC Inspire 4G (mạng HSPA+ của AT&T) và Motorola Atrix 4G (mạng HSPA+ của AT&T) (từ trái qua)

    Khi các ứng dụng dữ liệu trên các mạng DĐ phổ biến, mạng LTE sẽ cần nhiều cell (trạm DĐ) hơn, phạm vi phủ sóng của cell nhỏ hơn để xử lý một lượng dữ liệu lớn hơn. Việc tăng cell dẫn đến một rắc rối khác, đó là nhiễu (interference). Các chuẩn LTE tương lai, đặc biệt từ Release 10 (hay còn gọi là LTE-Advanced) sẽ cung cấp giải pháp "khử" nhiễu bằng cách sử dụng các cấu trúc liên kết mạng và tận dụng phổ tần số băng thông rộng hơn.

    Các Picocell (trạm gốc nhỏ với tầm phủ sóng lên đến 1km được tích hợp vào mạng macro (macrocell) có sẵn) và các femtocell (các điểm truy cập DĐ trong nhà có tầm phủ sóng 10m, giá và tầm phủ sóng tương tự các điểm truy cập Wi-Fi được kết nối tới các nhà mạng DĐ thông qua mạng IP của người dùng) giúp tăng cường vùng phủ sóng của mạng.

    Từ một cấu trúc mạng, các phiên bản LTE tương lai gồm Release 9 và Release 10 được thiết kế nhằm tích hợp hỗ trợ cho những picocell và/hay những femtocell. LTE cũng sẽ hỗ trợ các bộ chuyển tiếp tín hiệu (signal relay) và bộ lặp (repeater) để nâng cao hiệu năng và vùng phủ sóng của mạng LTE tương lai. Việc kết hợp các macrocell có sẵn với các điểm hoạt động với công suất thấp như các picocell và femtocell tạo thành các mạng không đồng nhất (HetNets - heterogeneous networks) sẽ thuận tiện hơn cho người dùng.

    Motorola Droid Bionic 4G (Mạng LTE của Verizon)
    Tuy nhiên, việc bổ sung nhiều cell vào mạng tạo ra các đường biên cell mới (new cell edge) và người dùng ở những đường biên này có thể sẽ có mức tốc độ thấp hơn, do nhiễu giữa các cell. 

    LTE-Advanced hỗ trợ phổ tần rộng hơn (20MHz đến 100MHz) bằng việc sử dụng tập sóng mang hay còn gọi là đa sóng mang (multicarrier). Với cách này, tốc độ truyền tải dữ liệu sẽ nhanh hơn, nhiễu thấp hơn ngay cả lúc cao điểm. Các chi tiết kỹ thuật của LTE-Advanced hiện đang trong quá trình hoàn thiện, có thể đến cuối quý 3/2011. Do đó, để có thể thương mại dịch vụ và thiết bị DĐ trên công nghệ này cần ít nhất phải 2 năm nữa (sau khi 3GPP công bố chi tiết kỹ thuật). Do đó, mạng LTE-Advanced sẽ chỉ đi vào hoạt động sớm nhất là vào cuối năm 2013.

    Dù các nhà mạng lớn trên thế giới cũng như những nhà phát triển đang tích cực thử nghiệm, hoàn thiện việc trang bị, lắp đặt cũng như cải tiến những chi tiết kỹ thuật cho mạng di dộng 4G, nhưng vẫn còn đó nhiều thách thức. Tương lai về mạng 4G tại nước ta vẫn còn nhiều ẩn số. Vì vậy, trong bao lâu và bằng cách nào chúng ta sẽ được cầm trên tay điện thoại với sóng mạng 4G đích thực sẽ là câu hỏi chung dành cho nhiều người. 

    Từ khóa: Song Minh
    ID: A1104_75