Ngày 28/11/2017 vừa qua, Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đã chính thức phát hành báo cáo số M.2410 về các yêu cầu hiệu năng kỹ thuật tối thiểu đối với giao diện vô tuyến của IMT-2020 hay còn gọi là 5G.
Theo định nghĩa trong Nghị quyết ITU-R 56-2, các hệ thống hay 5G là các hệ thống thông tin di động bao gồm các giao diện vô tuyến mới hỗ trợ năng lực thông tin di động cao hơn, vượt qua IMT-2000 (hay 3G) và IMT-Advanced (4G). Trong Khuyến nghị ITU-R M.2083 về “Tầm nhìn IMT, khung và các mục tiêu chung để phát triển IMT trong tương lai đến năm 2020 và xa hơn nữa”, hiệu năng của IMT-2020 được xác định với mục đích làm cho IMT-2020 trở nên linh hoạt hơn, đáng tin cậy hơn và an toàn hơn so với các phiên bản IMT trước đây. IMT-2020 sẽ cung cấp các dịch vụ đa dạng trong ba kịch bản dự kiến sử dụng, bao gồm: Kết nối băng thông rộng di động nâng cao (eMBB), thông tin độ tin cậy cực kỳ cao với độ trễ thấp (URLLC) và truyền thông máy số lượng cực lớn (mMTC).
Quá trình phát triển của các thế hệ công nghệ thông tin di động băng rộng IMT, từ 3G đến 4G và hiện tại là 5G được thể hiện thông qua việc ITU-R xây dựng và ban hành các Báo cáo, Khuyến nghị liên quan (các Báo cáo về tầm nhìn, về Yêu cầu tối thiểu, về Đề xuất công nghệ ứng cử viên và về Đánh giá công nghệ ứng cử viên; Khuyến nghị về tiêu chuẩn kỹ thuật) trong suốt 3 thập niên qua và được tổng hợp trong bảng dưới đây:
So sánh lộ trình xây dựng tiêu chuẩn của các thế hệ IMT từ 3G đến 5G như hình dưới, có thể thấy: Thời gian xây dựng tiêu chuẩn ngày càng được rút ngắn lại, phần nào thể hiện nhu cầu của thị trường đối với thông tin di động băng rộng ngày càng cao. Trước đây, với 3G, ITU cần 15 năm để phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật bằng sự ra đời của Khuyến nghị ITU-R M.1457 vào năm 2000; với4G, cần 09 năm để hoàn thành tiêu chuẩn kỹ thuật của giao diện vô tuyến mô tả trong Khuyến nghị ITU-R M.2012, được phê chuẩn tại Hội đồng vô tuyến thế giới năm 2012. Hiện nay, trong lộ trình phát triển 5G, Nhóm làm việc 5D (ITU-R WP5D) dự kiến sẽ chỉ mất 05 năm (từ 2015 đến 2020) để hoàn thành tiêu chuẩn kỹ thuật của công nghệ thông tin di động thế hệ thứ 5.
Dự thảo cho Báo cáo ITU-R M.2410 do Nhóm làm việc 5D (ITU-R WP 5D) xây dựng và đệ trình, đã được Nhóm nghiên cứu số 5 của ITU-R (ITU-R SG5) xem xét, phê chuẩn tại cuộc họp ngày 20/11/2017 tổ chức tại Geneva, Thụy Sỹ. Theo đó, Báo cáo M.2410 mô tả các yêu cầu chính liên quan đến hiệu năng kỹ thuật tối thiểu của các công nghệ giao diện vô tuyến sẽ đề cử xem xét cho 5G; cùng với đó là các thông tin cơ bản cần thiết về các yêu cầu cụ thể với từng hiệu năng kỹ thuật và thuyết minh cho các chỉ tiêu và giá trị được chọn. Các thông tin cơ bản này là cần thiết để đảm bảo các bên liên quan có thể hiểu sát nhất các yêu cầu kỹ thuật được đặt ra.
Những yêu cầu về hiệu năng kỹ thuật quan trọng trong Báo cáo M.2410 đã được sử dụng để xây dựng Báo cáo ITU-R M.2412 về hướng dẫn hoạt động đánh giá các công nghệ giao diện vô tuyến được đề cử xem xét cho 5G và Báo cáo ITU-R M.2412 cũng được ITU ban hành trong năm nay. Liên quan mật thiết với 2 Báo cáo trên, Báo cáo ITU-R M.2411 về các yêu cầu, chỉ tiêu đánh giá và biểu mẫu đề xuất giao diện vô tuyến để xem xét cho 5G cũng đã được ITU phát hành.
Như đã đề cập trong Khuyến nghị ITU-R M.2083 về tầm nhìn cho IMT-2020, công nghệ IMT-2020 dự kiến sẽ cung cấp các tính năng nâng cao hơn nhiều so với những mô tả trong Báo cáo về tầm nhìn cho 4G. Những tính năng nâng cao này có thể được coi là những tính năng mới của IMT trong tương lai. So với 4G thì tính năng của 5G được đề xuất xem xét từ nhiều góc độ, bao gồm: Người sử dụng, nhà sản xuất, phát triển ứng dụng, nhà khai thác mạng, và các nhà cung cấp dịch vụ và nội dung. Do đó có thể thấy rằng, công nghệ 5G sẽ được áp dụng trong nhiều kịch bản triển khai và có thể hỗ trợ một loạt các môi trường hoạt động, các loại hình dịch vụ và các phương án công nghệ khác nhau.
Các yêu cầu về hiệu năng kỹ thuật tối thiểu được xác định trong Khuyến nghị ITU-R M.2083 nhằm mục đích thống nhất về định nghĩa, đặc tính và đánh giá các công nghệ/bộ công nghệ giao diện vô tuyến (RIT) ứng cử viên cho 5G. ITU-R M.2083 có liên quan mật thiết đến việc phát triển các Khuyến nghị và Báo cáo chi tiết về kỹ thuật cho 5G. Mục tiêu của các yêu cầu này là để đảm bảo rằng các công nghệ 5G có thể đạt được các mục tiêu của nó và đặt ra mức giới hạn về hiệu năng cụ thể mà mỗi ứng viên RIT cần đạt được để được ITU-R xem xét cho 5G. Khuyến nghị ITU-R M.2083 về tầm nhìn đã định nghĩa 8 tính năng chủ chốt của 5G, đây cũng là cơ sở để đưa ra 13 yêu cầu về hiệu năng kỹ thuật được trình bày ở trong Khuyến nghị ITU-R M.2410. Trong đó có một số điểm đáng chú ý về yêu cầu hiệu năng kỹ thuật tối thiểu đối với công nghệ giao diện vô tuyến của 5G được đặt ra trong Báo cáo ITU-R M.2410 như sau:
- Tốc độ dữ liệu đỉnh đường xuống là 20 Gbps và đường lên là 10 Gbps.
- Hiệu suất sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống là 30 bit/s/Hz và đường lên là 15 bit/s/Hz.
- Tốc độ dữ liệu người dùng trải nghiệm đường xuống là 100 Mbps và đường lên là 50 Mbps.
- Lưu lượng đường xuống theo vùng 10Mb/s/m2 đối với Hotspot trong nhà.
- Độ trễ trên giao diện người dùng là 4 mili giây (ms) cho ứng dụng eMBB và 1 ms cho ứng dụng URLLC; độ trễ trên giao diện điều khiển là 20 ms.
- Mật độ kết nối: 1 triệu thiết bị/km2.
- Băng thông tối thiểu là 100 MHz và cho phép hỗ trợ băng thông lên đến 1 GHz khi hoạt động ở băng tần trên 6 GHz.
- Tốc độ di chuyển tối đa của thuê bao là 500 km/h.
Việc Nhóm nghiên cứu 5 phê chuẩn bộ 3 Báo cáo (M.2410, M.2411 và M.2412) tại cuộc họp ngày 20/11 vừa rồi là một cột mốc, một bước tiến rất quan trọng của ITU-R trên lộ trình xây dựng tiêu chuẩn công nghệ cho IMT-2020 (5G).
Theo lộ trình mô tả chi tiết dưới đây, các bước tiếp theo, các Tổ chức Phát triển Tiêu chuẩn (SDO) trên thế giới sẽ lập hồ sơ đề xuất ứng cử viên (Submission) cho IMT-2020 theo hướng dẫn tại Báo cáo M.2411 để gửi cho Nhóm làm việc ITU-R WP5D xem xét.
Ở bước 4, các công nghệ đề xuất sẽ được 9 Nhóm đánh giá độc lập (IEG), do ITU-R công nhận, thực hiện đánh giá kiểm tra và xác nhận về hiệu năng kỹ thuật theo cách thức được hướng dẫn cụ thể tại Báo cáo M.2412. Sau cùng, ở bước 8, các công nghệ ứng cử viên vượt qua bước đánh giá về các yêu cầu hiệu năng kỹ thuật tối thiểu sẽ được ITU-R WP5D tập hợp vào Khuyến nghị M.[IMT-2020.Specs] để trình lên ITU-R SG5 xem xét thông qua và làm các thủ tục theo quy định tại Nghị quyết ITU-R 1-7 để được chính thức công nhận.
Như vậy có thể thấy, bộ 3 Báo cáo trên là cơ sở vô cùng quan trọng để ITU-R và giới công nghiệp có thể phát triển một cách nhanh chóng, thống nhất và thành công tiêu chuẩn công nghệ cho 5G.
Trong một động thái khác, tại kỳ họp tháng 11 năm 2017, Khuyến nghị ITU-R M.2012 về tiêu chuẩn kỹ thuật của 4G cũng đã được Nhóm Nghiên cứu ITU-R SG5 thông qua các nội dung sửa đổi với việc cập nhật tiêu chuẩn của 4G theo Release 13 của 3GPP. Theo quy định của ITU-R tại Nghị quyết ITU-R 1-7, dự thảo sửa đổi Khuyến nghị M.2012 này sẽ phải lấy ý kiến phê chuẩn của các Quốc gia thành viên ITU theo thủ tục PSAA để được chính thức công nhận.