Tình hình thị trường và công nghệ 5G
Năm 2020 được xem là một năm đầy biến động do đại dịch Covid-19 bùng phát trên phạm vi toàn cầu. Nhưng qua đó mọi người cũng đã nhận ra rằng, mạng viễn thông đóng một vai trò quan trọng hơn nhiều so với những gì mà người tiêu dùng, chính phủ và doanh nghiệp từng nghĩ về nó. Các mạng di động và cố định vẫn được duy trì và phát triển trong suốt thời gian mà người dân phải thực hiện lệnh phong tỏa, hạn chế đi lại để giảm sự lây lan của đại dịch. Nhờ vậy, mạng viễn thông cũng đã giúp cho đại đa số nhân viên và học sinh tiếp tục duy trì làm việc, học tập tại nhà mà không bị gián đoạn. Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng, các nhà khai thác viễn thông cũng phải tăng dung lượng mạng của mình lên tối đa.
Trong năm 2020 và quý đầu năm 2021, mạng 4G, 5G là hai trong số những trụ cột quan trọng nhất duy trì sự phát triển. Các nhà khai thác di động đã tiếp tục đầu tư vào cơ sở hạ tầng mạng, nâng cấp mạng 4G và tiếp tục triển khai mạng 5G theo kế hoạch. Theo dự báo mới nhất của Công ty nghiên cứu thị trường toàn cầu ABI Research cho thấy, đã có hơn 1,2 triệu ăng-ten 5G loại 64T64R (64 phát, 64 thu) sử dụng công nghệ nhiều ăng-ten đa đầu vào - đa đầu ra (Massive Multiple Input, Multiple Output: mMIMO) được triển khai vào cuối năm 2020. Số liệu này là dấu hiệu cho thấy các công nghệ mới đã thực sự được áp dụng trên diện rộng cho cả các nhà khai thác di động và các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng mạng.
Theo số liệu của Hiệp hội các nhà cung cấp di động toàn cầu (GSA), tính đến giữa tháng 3 năm 2021, trên toàn cầu có 428 nhà khai thác tại 132 quốc gia/vùng lãnh thổ đang đầu tư vào mạng 5G dưới dạng thử nghiệm hoặc đang triển khai theo kế hoạch hoặc đã triển khai thương mại, trong đó 153 nhà khai thác di động đã triển khai thương mại 5G tại 64 quốc gia/vùng lãnh thổ.
Tuy nhiên, đa số các mạng 5G đang triển khai thương mại đến thời điểm này đều dựa trên kiến trúc không độc lập (5G Non-standalone), tức là dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng mạng 4G hiện có. Trong thời gian tới, các mạng 5G không độc lập dự kiến sẽ chuyển dần sang mạng 5G độc lập với cơ sở hạ tầng mạng lõi hoàn toàn mới, dựa trên đám mây và ảo hóa mạng. Một số lợi ích được mong đợi của việc triển khai các mạng 5G độc lập bao gồm thời gian kết nối nhanh hơn (độ trễ thấp hơn), hỗ trợ số lượng lớn thiết bị được kết nối đồng thời. Việc ra đời các mạng 5G độc lập được kỳ vọng sẽ tạo điều kiện đơn giản hóa kiến trúc mạng, cải thiện bảo mật và giảm chi phí, đồng thời cho phép tùy chỉnh, mở ra các cơ hội cung cấp dịch vụ và tạo doanh thu mới cho doanh nghiệp.
GSA cũng cho biết, đã có 68 nhà khai thác đi động tại 38 quốc gia/vùng lãnh thổ trên thế giới được xác định là đang đầu tư vào việc triển khai mạng 5G dựa trên kiến trúc độc lập. Trong đó, có ít nhất 07 nhà khai thác di động ở 5 quốc gia/vùng lãnh thổ đã triển khai mạng 5G độc lập thương mại, bao gồm China Mobile, China Telecom và China Unicom của Trung Quốc, T-Mobile của Mỹ, RAIN của Nam Phi, DIRECTTV của Colombia và China Mobile Hong Kong của Hồng Kông.
Hàn Quốc được biết đến là quốc gia đầu tiên trên thế giới triển khai mạng 5G thương mại vào tháng 4 năm 2019 và tiếp theo là các quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản và nhiều thị trường Tây Âu. Quá trình này được thúc đẩy bởi sự xuất hiện của điện thoại thông minh có hỗ trợ 5G, đáng chú ý là việc Apple tung ra các mẫu iPhone 12 tích hợp 5G vào tháng 9 năm 2020, đã thực sự thúc đẩy sự phổ biến và sử dụng mạng 5G trên toàn thế giới.
5G đã giới thiệu một số kỹ thuật mới, trong đó quan trọng nhất là kỹ thuật mMIMO. Kỹ thuật này mở ra một hướng đi mới nhằm nâng cao tốc độ truyền nhận dữ liệu cũng như cải thiện chất lượng đường truyền từ trạm gốc đến người dùng di động. mMIMO là kỹ thuật sử dụng rất nhiều anten (lên đến hàng trăm hoặc hàng nghìn anten) tại trạm gốc để tăng dung lượng kênh truyền, đảm bảo được tính ổn định của hệ thống và tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa trạm gốc và người dùng.
Như chúng ta đã biết, kỹ thuật ăng-ten đa đầu vào - đa đầu ra (Multiple Input, Multiple Output: MIMO) là một bước đột phá lớn và được áp dụng trong mạng viễn thông nhiều thập kỷ qua và trong mạng viễn thông LTE (Long-Term Evolution) ngày nay. Trong kỹ thuật MIMO truyền thống, số lượng người dùng được phục vụ đồng thời bị giới hạn và phụ thuộc vào kích thước thiết kế của hệ thống ban đầu. Trong khi đó, mMIMO là kỹ thuật dựa trên nhiều anten để đồng thời cùng lúc truyền đa đường dữ liệu trong mạng viễn thông di động.
Trong khi kỹ thuật tổng hợp sóng mang (Carrier Aggregation: CA) kết hợp với mạng 4G LTE-Advanced cho phép các mạng 4G LTE cung cấp tốc độ lên đến hàng Gigabit, thì mMIMO được cho là tính năng quan trọng nhất đối với mạng 5G vì nó cho phép các trạm gốc mạng này có thể được triển khai cùng với các trạm gốc 4G hiện có. Đồng thời, nó cũng cho phép tăng đáng kể dung lượng trong các mạng di động và sử dụng kỹ thuật ghép kênh không gian, tức là tái sử dụng phổ tần trong cùng một trạm gốc để truyền đồng thời cho những người dùng khác nhau. Những phát triển trong công nghệ mMIMO sẽ tăng hiệu suất phổ, tốc độ tối đa, hiệu quả năng lượng và kích thước ăng-ten trong vài năm tới.
Ngoài công nghệ mMIMO, thì 5G cũng hỗ trợ cho một số khái niệm mới, như sử dụng các băng tần cao hơn (băng mmWave), kiến trúc dựa trên đám mây, internet vạn vật (IoT)… Tuy nhiên, bất chấp sự vượt trội về mặt kỹ thuật của 5G, điều quan trọng cần lưu ý là phần lớn lưu lượng truy cập trong các mạng di động ngày nay vẫn được chuyển qua mạng 4G, vốn vẫn là nền tảng của mạng di động.
4G vẫn đang chiếm ưu thế, nhưng 2G và 3G bắt đầu giai đoạn suy thoái
Mặc dù, hiện tại các nhà khai thác di động đang đầu tư phần lớn nguồn lực vào triển khai và phát triển mạng 5G, nhưng mạng 4G vẫn đang mang lại phần lớn lưu lượng. Theo dự báo của ABI Research, đến năm 2025, truy cập vào mạng 5G mới vượt qua 4G, do việc phủ sóng 4G đã rộng khắp trên toàn cầu, bao gồm cả các thị trường đang phát triển. 4G được xem là nền tảng để xây dựng và triển khai mạng 5G nhằm cung cấp các tuyến truyền dẫn tốc độ cao và nhất quán khi không có vùng phủ sóng 5G.
Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả thực sự của mạng 5G, thì các nhà khai thác di động sẽ phải tiến hành triển khai mạng 5G dựa trên kiến trúc độc lập. Trong khi đó, Liên minh các mạng di động thế hệ tiếp theo (NGMN) đã đề xuất một tùy chọn khác đó là cả mạng vô tuyến 4G và 5G được kết nối với mạng lõi 5G. Điều này sẽ cho phép kết nối kép nhằm giúp cho các trải nghiệm người dùng đầu cuối tốt hơn và nhấn mạnh tầm quan trọng của mạng 4G đối với sự thành công của việc triển khai 5G. Các nhà khai thác di động đã nhận ra rằng, tình hình tài chính và thị trường toàn cầu hiện tại có thể chưa tạo ra động lực thúc đẩy cho việc triển khai mạnh mẽ 5G trên diện rộng, điều này có nghĩa là cần phải có sự tồn tại đồng thời của cả mạng 4G và 5G trong vài năm tới.
Đến nay, dịch vụ thoại vẫn đang là dịch vụ quan trọng nhất của các mạng thông tin di động và chủ yếu đang hoạt động trên nền tảng mạng 4G (VoLTE: Thoại qua LTE). Theo dự báo của ABI Research, hơn 80% thuê bao 4G LTE vào đầu năm 2021 được kích hoạt VoLTE, có nghĩa là hầu hết các cuộc gọi thoại ngày nay đều được thực hiện thông qua VoLTE, bao gồm cả các cuộc gọi chuyển vùng. VoLTE là nền tảng cho truyền thông thoại 5G trong tương lai. Điều đó cho thấy VoLTE vẫn là ưu tiên của các nhà khai thác di động trong nhiều năm tới.
Mặt khác, mạng 2G và 3G đang bắt đầu phải đối mặt với tình trạng suy giảm vì nhiều lý do. Phổ tần số đã được phân bổ cho các mạng 2G, 3G có thể sẽ được sử dụng hiệu quả hơn cho các mạng 4G và 5G và nhiều nhà khai thác đang bắt đầu tái sử dụng lại phổ tần này cho mạng 4G và 5G. Hơn nữa, cơ sở hạ tầng của mạng 2G và 3G đang già cỗi, không còn hiệu quả về mặt sử dụng điện năng và hiệu suất phổ tần số theo đó là chi phí để duy trì sự hoạt động ngày càng tăng.
Một số nhà khai thác di động trên thế giới hiện đang bắt đầu quá trình ngừng cung cấp mạng 2G và 3G của họ, chẳng hạn như các nhà khai thác di động của Úc đã quyết định tắt sóng 2G ở băng tần 900 MHz để sử dụng băng tần này cho mạng 4G; nhà khai thác di động Airtel của Ấn Độ dự kiến sẽ tắt sóng mạng 3G trong vòng 4 năm tới và duy trì mạng 2G và 4G; trong khi nhà khai thác di động EE của Vương quốc Anh đang tái sử dụng phổ tần 3G để sử dụng cho 4G ở các khu vực thành thị; Swisscom của Thụy Sỹ đã công bố kế hoạch tắt sóng cả 2G và 3G; và rất nhiều nhà khai thác di động khác trên thế giới cũng đã tiến hành tắt sóng hoặc đang lên kế hoạch tắt sóng 2G và 3G.
Khi mmột nhà mạng triển khai công nghệ di động mới 5G, nếu vẫn duy trì vận hành đồng thời các công nghệ như 2G, 3G, 4G thì chi phí sẽ rất tốn kém và khai thác không hiệu quả. Vì vậy, cần tắt sóng công nghệ cũ để tối ưu hóa vận hành và dành nguồn lực, băng tần số vô tuyến điện cho công nghệ mới, đáp ứng mục tiêu phát triển của nhà mạng và quốc gia. Trên thế giới, có nước chọn mạng 2G nhưng có nước chọn mạng 3G để tắt sóng trước. Điều này phụ thuộc vào đặc điểm và chính sách phát triển của mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, Bộ Thông tin và Truyền thông cũng đã dự kiến tắt sóng 2G vào năm 2022.
Sự phát triển công nghệ và thiết bị 5G
Các công nghệ liên quan đến 5G đang tiếp tục phát triển, đặc biệt là đối với ăng-ten tích cực mMIMO. Các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng đã và đang phát triển các thế hệ thiết bị mới hơn của họ nhằm mang lại hiệu quả năng lượng tốt hơn, khối lượng nhỏ hơn và hiệu suất tốt hơn. Các ăng-ten tích cực thế hệ mới này được tích hợp phần mềm mới để nâng cao khả năng định hướng chùm tia nhằm cải thiện dung lượng cell và cho phép hỗ trợ băng thông và dải tần rộng hơn.
Hiện tại, công nghệ ăng-ten mMIMO đã giúp cải thiện công suất đường xuống, nhưng công suất phát của điện thoại thông minh bị giới hạn, do đó hạn chế về bán kính phủ sóng của cell. Các cải tiến về đường lên như sử dụng băng tần phụ đường lên (SUL: Supplementary Uplink), tức là có thể sử dụng đường lên tần số thấp hơn, trong khi vẫn giữ đường xuống ở tần số cao, điều này sẽ nâng cao đáng kể trải nghiệm người dùng điện thoại thông minh.
Ngoài ra còn có một số cải tiến đang được phát triển bởi Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP) và các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của người tiêu dùng và quan trọng nhất là hiệu quả của các ứng dụng di động doanh nghiệp.
Về thiết bị 5G, số liệu của GSA cho thấy, số lượng thiết bị 5G được công bố tiếp tục tăng và đã vượt qua mốc 600 thiết bị tính đến cuối tháng 2 năm 2021. Hiện đã có 628 thiết bị 5G được công bố, tăng 21% trong ba tháng qua. Số lượng thiết bị 5G được cho là có sẵn trên thị trường cũng đã tăng nhanh chóng. Tổng số thiết bị 5G có sẵn trên thị trường hiện là 404, tăng 33,3% trong ba tháng qua và chiếm 64,3% tổng số thiết bị 5G được công bố. Trong đó, điện thoại thông minh chiếm số lượng vượt trội với 306 thiết bị (tăng 12 thiết bị so với tháng 12 năm 2020), ít nhất 274 thiết bị trong số đó hiện đã được bán trên thị trường.
Đại dịch Covid-19 đã chứng tỏ rằng mạng lưới viễn thông là cơ sở hạ tầng quan trọng của mỗi quốc gia để đảm bảo cho các nền kinh tế tiếp tục hoạt động trong thời gian phong tỏa. Mạng 4G và 5G là chìa khóa để cho nhiều ứng dụng của doanh nghiệp và khách hàng tiếp tục hoạt động và sẽ tiếp tục duy trì trong tương lai gần. Nó sẽ đóng một vai trò rất quan trọng đối với hoạt động của nhiều doanh nghiệp và các tính năng mới trong 5G sẽ bắt đầu phát huy hiệu quả và thúc đẩy quá trình tự động hóa trong nhiều lĩnh vực khác nhau của doanh nghiệp. Ngoài ra, những cải tiến tiếp theo trong công nghệ 5G sẽ cho phép các nhà mạng tăng dung lượng mạng trong các mạng hiện tại và mang lại những trải nghiệm khách hàng cao cấp mà người tiêu dùng và doanh nghiệp mong đợi.
Tài liệu tham khảo
[1]. https://www.rcrwireless.com/20210315/analyst-angle/the-state-of-the-mobile-network-market-in-2021-analyst-angle
[2]. GSA: 5G Stand Alone – Global Market Status: March 2021;
[3]. GSA: 5G Ecosystem Report – Excutiven Summary: March 2021;
[4]. GSA: Networks, Technology & Spectrum Snapshot: March 2021;