GSMA: Cần 2 GHz phổ tần trong băng tần trung cho 5G

Tổng quan

Tốc độ, vùng phủ sóng và chất lượng của các dịch vụ 5G phụ thuộc vào việc các nhà khai thác di động có quyền tiếp cận lượng phổ tần số phù hợp với mức giá phải chăng. Phổ tần số trong băng tần trung đặc biệt quan trọng vì nó là sự kết hợp hài hòa giữa vùng phủ sóng và dung lượng của mạng 5G.

Nghiên cứu của Hiệp hội thông tin di động toàn cầu (GSMA) đã đưa ra cái nhìn tổng quan về nhu cầu phổ tần số trong băng tần trung đối với các nhà khai thác di động giai đoạn 2025-2030 để giúp các nhà hoạch định chính sách phổ tần đưa ra quyết định phù hợp về lượng phổ tần cần thiết trong băng tần trung. Qua đó, đảm bảo cho các mạng 5G phát huy hết tiềm năng và tối đa hóa tác động kinh tế, xã hội mà nó mang lại.

Nghiên cứu này cũng nhằm xác định lượng phổ tần cần thiết để đáp ứng mục tiêu của ITU đối với tiêu chuẩn IMT-2020, tức là tốc độ tải xuống của người dùng đầu cuối đạt 100 Mbps và tốc độ tải lên đạt 50 Mbps để đáp ứng nhu cầu trong tương lai của người tiêu dùng cá nhân và doanh nghiệp.

Các thành phố lớn cần bao nhiêu phổ tần trong giai đoạn 2025-2030?

Cung cấp các dịch vụ băng rộng di động tốc độ cao đáng tin cậy là một thách thức lớn cho các khu vực đông dân cư cũng như các thành phố lớn. Với một số lượng lớn người dùng tập trung trong một khu vực nhỏ có thể dẫn đến quá tải dung lượng của các mạng di động. Vì vậy, tại các thành phố lớn, dân cư đông đúc thì nhu cầu về lượng phổ tần thường cao hơn các khu vực khác.

Công ty tư vấn về viễn thông Coleago Consulting của Vương quốc Anh đã phân tích lượng phổ tần cần thiết để đáp ứng các mục tiêu chính của ITU cho 5G ở 36 thành phố trên toàn thế giới trong giai đoạn 2025-2030. Theo đó, công ty đã phát hiện ra rằng lượng phổ cần thiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mật độ dân số; lượng phổ tần khả dụng dự báo đến năm 2025; khoảng cách giữa các trạm gốc; công nghệ 5G được sử dụng trong mỗi băng tần; việc triển khai ăng-ten MIMO, trạm gốc cỡ lớn (macro cell) và trạm gốc cỡ nhỏ (small cell) ở ngoài trời; tỷ lệ băng tần cao được sử dụng kết hợp với việc triển khai Wi-Fi và small cell trong nhà và cuối cùng là hệ số hoạt động của mạng di động.

Kết quả nghiên cứu ở 36 thành phố trong giai đoạn 2025-2030 cho thấy:

- Các thành phố có mật độ dân cư lớn cần lượng phổ tần trung bình khoảng 2 GHz trong băng tần trung cho 5G. Nhu cầu lượng phổ tần chính xác đối với từng thành phố có thể khác nhau tùy thuộc vào mật độ dân số, các tuyến cáp quang sẵn có và các yếu tố khác. Điều này có nghĩa là không có mối tương quan giữa mức thu nhập của quốc gia và nhu cầu về lượng phổ tần, theo đó:

• Các quốc gia có thu nhập cao sẽ cần lượng phổ tần từ 1.320 MHz đến 3.630 MHz;

• Các quốc gia có thu nhập trung bình cao sẽ cần lượng phổ tần từ 1.020 MHz đến 2.870 MHz;

• Các quốc gia có thu nhập trung bình thấp sẽ cần lượng phổ tần từ 1.320 MHz đến 3.020 MHz;

- Nếu cung cấp lượng phổ tần ít hơn sẽ làm tăng chi phí trong quá trình triển khai mạng 5G vì cần nhiều trạm gốc hơn. Nghiên cứu cho thấy, tổng chi phí triển khai mạng sẽ cao hơn 3-5 lần trong khoảng thời gian 10 năm nếu thiếu 800-1.000 MHz phổ tần. Điều này sẽ làm tăng chi phí đầu tư ở mỗi thành phố lên khoảng từ 782 triệu USD đến 5,8 tỷ USD.

- Việc gia tăng các trạm gốc cũng sẽ làm tăng mức tiêu thụ điện năng và tạo ra một lượng khí thải carbon cao hơn 1,8-2,9 lần khi không có đủ lượng phổ tần cần thiết. Bên cạnh đó, việc gia tăng số lượng trạm gốc cũng gây ra một số vấn đề như tăng khả năng can nhiễu, ảnh hưởng đến tính khả dụng của trạm gốc,... Nghiên cứu chỉ ra rằng, điều này có thể tránh được thông qua việc cung cấp kịp thời lượng phổ tần phù hợp cho các nhà khai thác di động.

- Tính khả dụng của phổ tần số trong băng tần trung cũng sẽ giúp thúc đẩy nhu cầu sử dụng truy cập vô tuyến cố định (FWA: Fixed Wireless Access). Việc bổ sung phổ tần số trong băng tần trung sẽ cho phép mỗi trạm gốc của 5G FWA tăng vùng phủ sóng cho các hộ gia đình lên từ 3,5 đến 6 lần. Điều này sẽ giúp tiết kiệm một khoản chi phí đáng kể khi triển khai mạng và thúc đẩy kết nối băng rộng giá cả phải chăng ở các khu vực mà ở đó các giải pháp khác không khả thi về mặt kinh tế, (chẳng hạn như các khu vực mà hệ thống truyền dẫn cáp quang còn hạn chế).

Biểu đồ bên dưới cho thấy, lượng phổ tần bổ sung sẽ thấp hơn ở các thành phố ít dân cư hơn. Khi nhu cầu về mạng 5G tăng lên được thúc đẩy bởi các yếu tố như giao thông thông minh, máy quay video được kết nối, người tiêu dùng và doanh nghiệp sử dụng di động và FWA thì lượng phổ tần dự kiến cũng sẽ tăng lên.

Trong trường hợp có sự thiếu hụt về lượng phổ tần khả dụng mà các nhà khai thác di động cần bổ sung dung lượng mạng thì họ phải triển khai thêm nhiều small cell. Điều này sẽ làm tăng chi phí cho các nhà mạng và cuối cùng dẫn đến tăng giá thành các dịch vụ 5G. Mặt khác, việc triển khai dày đặc các small cell là không khả thi vì chúng có thể gây ra can nhiễu, tăng mức tiêu thụ điện năng và tác động đến tính thẩm mỹ của đô thị.

Coleago Consulting đã tính toán các tác động môi trường đối với ba thành phố (Paris của Pháp; Mumbai của Ấn Độ và Mexico City của Mexico) khi giả định thiếu hụt lượng phổ tần từ 800-1.000 MHz như bảng dưới đây.

Khuyến nghị của GSMA đối với chính phủ và cơ quan quản lý phổ tần các nước

Hội nghị Thông tin vô tuyến thế giới diễn ra vào năm 2023 sẽ là một cơ hội quan trọng để điều chỉnh các chính sách toàn cầu về các giải pháp băng tần trung cho thông tin di động nói chung và cho 5G nói riêng. Do đó, GSMA đã đưa ra một số khuyến nghị đối với chính phủ và cơ quan quản lý phổ tần các nước như sau:

- Xem xét, đánh giá nhu cầu phổ tần dành cho 5G trong giai đoạn 2025-2030 khi 5G đạt mức sử dụng cao nhất và có kế hoạch để cung cấp 2 GHz phổ tần trong băng tần trung cho các nhà mạng di động. Đây là lượng phổ tần trung bình cần thiết để đảm bảo các yêu cầu của ITU đối với tiêu chuẩn IMT-2020;  

- Cần có các nghiên cứu và đánh giá kỹ lưỡng nhu cầu phổ tần cho 5G khi mức độ sử dụng mạng 5G tăng lên và nhiều dịch vụ mới ra đời;

- Phân bổ lượng phổ tần cần thiết dựa trên các yếu tố thực tế như mật độ dân số và mức độ mở rộng các tuyến truyền dẫn cáp quang;

- Cấp phép phổ tần 5G cho các nhà khai thác di động ở các băng tần hài hòa, chẳng hạn như băng 3,5 GHz, 4,8 GHz và 6 GHz và tạo điều kiện thuận lợi cho việc nâng cấp công nghệ trong các băng tần hiện có;

- Các nhà hoạch định chính sách nên tham khảo ý kiến ​​của các nhà khai thác di động khi quy hoạch tần số ở các băng tần thấp, trung và cao cho 5G.

- Cấp phép phổ tần trong băng tần trung dựa trên nguyên tắc trung lập về công nghệ.

- Xem xét phân bổ phổ tần số trong băng tần thấp (băng tần dưới 1 GHz) cho 5G để hỗ trợ vùng phủ sóng rộng, đảm bảo hiệu quả phủ sóng 5G ở các khu vực trong nhà, thành thị, ngoại ô và nông thôn cũng như cho kết nối internet vạn vật (IoT). Phổ tần số trong các băng thấp là cần thiết để triển khai băng thông rộng di động diện rộng nhanh chóng kể cả ở các vùng nông thôn đồng thời cho phép phủ sóng sâu bên trong các tòa nhà để hỗ trợ máy móc kết nối IoT.

Tài liệu tham khảo:

GSMA: Vision 2030 Insights for Mid-band Spectrum Needs - July 2021