Triển khai LTE 450 MHz - Thực tế tại Brazil (P1)

LỰA CHỌN BĂNG TẦN 450 MHZ?

Phủ sóng dịch vụ tới các khu vực vùng sâu, vùng xa luôn là thách thức lớn đối với các nhà mạng bởi chi phí đầu tư lớn, lợi nhuận thấp, thậm chí không có khả năng thu hồi vốn. Do đó, mạng sử dụng băng tần 450 MHz được coi là giải pháp đầy triển vọng trong việc giảm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ, đặc biệt tại những vùng hẻo lánh. Dải tần thấp này sẽ cho phép xây dựng mạng với số lượng trạm gốc ít hơn trên cùng một phạm vi phủ sóng so với các băng tần 900 MHz, 1.800 MHz và 1.900 MHz hiện nay.

Chính vì thế, năm 2012, tổ chức chuẩn hóa quốc tế 3GPP đã thành lập một nhóm nghiên cứu để triển khai LTE trên băng tần 450 - 470 MHz. Lý do chính để 3GPP lựa chọn bổ sung băng tần 450 MHz vào danh sách các băng tần dành cho triển khai mạng LTE là:

-Bán kính phủ sóng lớn: Tần số sóng mang càng thấp thì cho bán kính phủ sóng càng lớn. Chính vì vậy, băng tần 450 MHz cho vùng phủ sóng rộng hơn nhiều so với các tần số cao hơn như: 900 MHz,1.800MHz, 2.600 MHz... đang được sử dụng phổ biến hiện nay.

-Tính sẵn sàng:  Băng tần 450 MHz đã được rất nhiều quốc gia cấp phát cho nhà mạng để triển khai cung cấp dịch vụ di động trên nền công nghệ CDMA. Vì vậy, băng tần này có độ khả dụng rất cao. Đây là một lý do tạo nên sức hút của băng tần này, đặc biệt là trong bối cảnh tần số vô tuyến ngày càng khan hiếm.

Tháng 9/2013, quá trình chuẩn hoá cho LTE trên băng tần 450 MHz đã được 3GPP phê chuẩn và 450 MHz chính thức trở thành băng tần để triển khai LTE với số hiệu là 31. Các đặc tính tương ứng với băng tần mới này được mô tả trong LTE Rel.12 và vẫn đảm bảo tính tương thích với các phiên bản LTE trước đó. Hỗ trợ tốc độ kết nối lên tới 25Mbps/12,5Mbps. 3GPP cũng bước đầu hoàn thiện các đặc tả về hệ thống mạng lõi và mạng truy nhập cho LTE hoạt động ở băng tần 450 MHz. Kết quả này sẽ mở đường cho các nhà mạng tận dụng lợi thế của băng tần này, giải quyết phần nào vấn đề cân đối giữa chi phí và lợi nhuận khi phủ sóng tới các khu vực vùng sâu vùng xa.

TRIỂN KHAI LTE 450 MHZ - NHỮNG THÁCH THỨC

Mặc dù có nhiều ưu điểm song việc triển khai công nghệ LTE 450 MHz cũng phải đối mặt với nhiều thách thức lớn, chủ yếu liên quan đến quản lý can nhiễu và các hạn chế hệ thống trong việc đáp ứng nhu cầu cung cấp vùng phủ sóng di động trên phạm vi rộng.

Khoảng cách song công (Khoảng bảo vệ về tần số giữa đường lên và đường xuống)

Trong băng tần này, thay vì các kênh có độ rộng băng hẹp 1,4 hoặc 3 MHz, các kênh thường có độ rộng băng 5 MHz nhằm tối đa hóa thông lượng cell. Do đó, khoảng cách song công giữa đường lên (452-457 MHz) và đường xuống (462-467 MHz) sẽ nhỏ hơn, tạo ra một hiệu ứng gọi lả self-desense (tự bảo vệ). Theo đó, máy thu sẽ nhận được các tín hiệu giả mạo từ máy phát, lảm giảm hiệu năng hệ thống, khiến cho việc triển khai LTE 450 MHz gặp nhiều khó khăn. Giải quyết vấn đề nảy sẽ lảm tăng chi phí vả sự phức tạp của thiết bị đầu cuối.

Quản lý can nhiễu

Mặc dù có nhiều ưu điểm như vậy song bị can nhiễu nặng lả một trong những đặc điểm chính khiến cho băng tần 450 MHz không được sử dụng để triển khai các mạng 3,5G vả 4G. Ngoải nhiễu đồng kênh, hệ thống sử dụng tần số 450 MHz còn phải chịu tác động từ nhiều nguồn nhiễu khác nhau như nhiễu từ các kênh phát thanh truyền hình. Một thiết bị thu phát truyền hình, hoặc đải radio có công suất hoạt động chỉ vải kW ở gần cũng có thể gầy nhiễu nặng tới tín hiệu.

Mặt khác, hiệu năng của hệ thống LTE còn bị ảnh hưởng bởi nhiễu xung (impulsive noise) được tạo ra bởi các hoạt động của con người, như phương tiện giao thông, máy móc, các nhả máy sản xuất... Tần số hoạt động cảng thấp thì mức độ nhiễu cảng lớn, do đó các hệ thống hoạt động ở băng 450 MHz nhạy cảm với tiếng ồn hơn so với những hệ thống hoạt động ở tần số khoảng 1 GHz hoặc cao hơn. Mặc dù có thể áp dụng các phương tiện kỹ thuật để cải thiện vấn đề này nhưng chúng sẽ làm tăng tính phức tạp và chi phí của hệ thống.

Chính vì vậy, băng tần 450 MHz hiện mới chỉ được nghiên cứu để triển khai mạng LTE ở các khu vực vùng sâu vùng xa, dân cư thưa thớt bởi những nơi này nguồn nhiễu do tiếng ồn đã được giảm thiểu đi rất nhiều.

Tăng vùng phủ sóng di động: Việc triển khai các cell với bán kính lên tới hàng chục km tạo ra áp lực lớn trong việc phát triển các thiết bị mạng LTE. Bán kính cell lớn hơn yêu cầu công suất truyền tải lớn hơn, do đó đòi hỏi lắp đặt nhiều bộ khuếch đại công suất phức tạp hơn. Điều này có thể được giải quyết khi khi sử dụng các ăng-ten có độ lợi cao, tuy nhiên, khi triển khai cần tính toán kỹ các yếu tố như độ lợi, mô hình bức xạ, kích thước vật lý...

Nguyễn Ly Lan

(còn nữa)