4G LTE được xem là một công nghệ thành công trên toàn cầu với hơn 6,6 tỷ thuê bao, chiếm gần 2/3 tổng số thuê bao di động trên toàn thế giới. 4G LTE đã được Dự án đối tác thế hệ thứ ba (Third Generation Partnership Project - 3GPP) – một tổ chức chuẩn hóa các công nghệ mạng thông tin di động tế bào xác định như một tiêu chuẩn toàn cầu sử dụng cho cả phổ ghép đôi theo phương thức song công phân chia theo tần số (phương thức FDD) và phổ không ghép đôi theo phương thức truyền dẫn song công phân chia theo thời gian (phương thức TDD).
4G LTE đã phát triển thông qua các bản phát hành (Release) khác nhau của 3GPP như LTE Advanced và LTE-Advanced Pro nhằm cải thiện đáng kể khả năng của mạng 4G LTE. Từ Release 15 trở đi, bộ thông số kỹ thuật 5G đầu tiên đã được thiết lập, thường được gọi là Pha I của công nghệ 5G chủ yếu tập trung vào thông số kỹ thuật cho các mạng 5G không độc lập (5G NSA: 5G Non-Standalone), tức là dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng mạng 4G hiện có và sau đó chuyển sang các mạng 5G không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng của mạng 4G hiện có hay còn được gọi là mạng 5G độc lập (5G SA: 5G Standalone).
Tình trạng triển khai 4G LTE trên toàn cầu
So với mạng 3G, 4G LTE đã mang lại một bước tiến lớn trong trải nghiệm người dùng, nâng cấp các ứng dụng theo yêu cầu như truyền hình tương tác, Vlog, trò chơi cao cấp và các dịch vụ chuyên nghiệp.
Hiện nay, 4G LTE đã tiếp cận hầu hết các quốc gia / vùng lãnh thổ trên thế giới. Đến tháng 12 năm 2021, GSA đã xác định có 791 nhà mạng đang khai thác mạng 4G LTE công cộng để cung cấp các di động và / hoặc các dịch vụ băng rộng vô tuyến cố định tại 242 các quốc gia / vùng lãnh thổ trên toàn thế giới.
Bên cạnh đó, GSA xác định được hơn 100 công ty khác cũng đang tham gia vào việc thử nghiệm hoặc đầu tư vào các mạng 4G LTE, mặc dù trong năm 2020 và năm 2021, sự phát triển về số lượng các công ty vận hành mạng 4G LTE đã bị chậm lại.
Truy cập băng rộng vô tuyến cố định dựa trên 4G LTE cũng đã được triển khai rộng rãi ở nhiều quốc gia trên toàn thế giới. Theo GSA, tính đến cuối tháng 12 năm 2021 đã xác định được 431 nhà khai thác ở 169 quốc gia / vùng lãnh thổ cung cấp dịch vụ truy cập vô tuyến cố định (FWA) dựa trên 4G LTE.
Hiện có rất ít quốc gia / vùng lãnh thổ trên thế giới không có mạng 4G LTE. Hầu hết các vùng không có kết nối 4G LTE còn lại trên thế giới đều ở các khu vực hải đảo hoặc các quốc gia / vùng lãnh thổ ở Châu Phi như Cộng hòa Trung Phi, Djibouti và Eritrea; đặc biệt Bắc Triều Tiên cũng là quốc gia chưa triển khai mạng 4G LTE.
Tình trạng triển khai dịch vụ thoại qua LTE (VoLTE) trên toàn cầu
Theo số liệu của GSA, đến cuối tháng 12 năm 2021 đã xác định được 282 nhà khai thác đầu tư vào VoLTE ở 128 quốc gia / vùng lãnh thổ trên thế giới, bao gồm 227 nhà khai thác đã ra mắt các dịch vụ thoại VoLTE ở 109 quốc gia / vùng lãnh thổ.
Báo cáo cũng cho thấy, có ít nhất 21 nhà khai thác khác đang triển khai VoLTE để chuẩn bị ra mắt và 26 nhà khai thác đang lên kế hoạch triển khai VoLTE. Số nhà khai thác còn lại cũng được cho là đang trong quá trình tiến hành các cuộc thử nghiệm công nghệ này.
Tình trạng triển khai mạng LTE-Advanced trên toàn cầu
Đầu tư vào mạng LTE-Advanced tiếp tục phát triển. Đến cuối tháng 12 năm 2021, đã có 336 mạng LTE-Advanced được triển khai tại 150 quốc gia / vùng lãnh thổ trên toàn thế giới. Ngoài ra, có 12 nhà khai thác hiện đang triển khai các mạng LTE-Advanced tại 12 quốc gia / vùng lãnh thổ, 6 trong số đó là các quốc gia / vùng lãnh thổ hiện chưa triển khai mạng LTE-Advanced nào.
Nhìn chung, trên toàn thế giới có 369 nhà khai thác đang đầu tư vào LTE-Advanced thông qua các cuộc thử nghiệm, đang triển khai hoặc đã cung cấp các dịch vụ thương mại tại 159 quốc gia / vùng lãnh thổ.
Việc nâng cấp từ LTE-Advanced lên LTE-Advanced Pro cũng đã được nhiều nhà khai thác trên thế giới quan tâm bằng cách bổ sung thêm các tính năng mới trong 3GPP Release 13 hoặc Release 14 như kỹ thuật tổng hợp sóng mang (carrier aggregation), kỹ thuật sử dụng một số lượng lớn ăng ten MIMO (massive MIMO) ...GSA đã xác định được 220 nhà khai thác đang đầu tư vào một hoặc nhiều công nghệ LTE-Advanced Pro.
Số liệu của GSA cho thấy, 48 nhà khai thác có thể hỗ trợ tốc độ đỉnh tải xuống theo lý thuyết lên tới hơn 750 Mbps (Cat-16), trong đó có 37 nhà khai thác đã công bố tốc độ đỉnh tải xuống lên tới 998 Mbps (tốc độ Gigabit).
Trong số 37 nhà khai thác đã công bố tốc độ đỉnh tải xuống Gigabit thì có 13 nhà khai thác đạt tốc độ đỉnh tải xuống lên tới 1,2 Gbps (Cat-18); 5 nhà khai thác đạt tốc độ đỉnh tải xuống từ 1,2 Gbps đến 1,6 Gbps (Cat-19) và 01 nhà khai thác đạt tốc độ đỉnh tải xuống hơn 1,7 Gbps (Cat-20).
Tình trạng triển khai mạng 5G trên toàn cầu
Số liệu của GSA tính đến cuối tháng 12 năm 2021 cho thấy, trên toàn thế giới đã có 487 nhà khai thác ở 145 các quốc gia / lãnh thổ đã đầu tư vào 5G, thông qua các cuộc thử nghiệm, mua lại giấy phép hay lên kế hoạch hoặc đã triển khai trong thực tế mạng 5G. Trong đó có 200 các nhà khai thác tại 78 quốc gia / vùng lãnh thổ đã công bố triển khai dịch vụ di động 5G tuân thủ với tiêu chuẩn của 3GPP.
GSA cũng đã xác định được 187 nhà khai thác cung cấp dịch vụ di động 5G thương mại và 83 các nhà khai thác cung cấp dịch vụ truy cập vô tuyến cố định 5G (5G FWA: 5G Fixed Wireless Access).
Tình hình triển khai mạng 5G độc lập trên toàn cầu
Một bước phát triển mới trên thị trường 5G đó là sự ra mắt của các mạng 5G với kiến trúc độc lập (5G SA: 5G Stand-Alone). Nhiều nhà khai thác di động trên thế giới đã và đang thử nghiệm mạng 5G SA trong vài năm qua, nhưng trong thời gian gần đây, các dịch vụ dựa trên mạng 5G SA đầu tiên đã ra mắt công chúng.
GSA đã xác định được 99 nhà khai thác tại 50 quốc gia / vùng lãnh thổ đầu tư vào mạng 5G SA độc lập, trong đó ít nhất 20 nhà khai thác ở 16 quốc gia / vùng lãnh thổ đã triển khai thương mại. Ngoài ra, GSA cũng đã xác định được 27 các nhà khai thác ở 14 quốc gia /vùng lãnh thổ đang trong giai đoạn triển khai 5G SA và nhiều hợp đồng triển khai các hệ thống mạng lõi 5G ở nhiều quốc gia đã được công bố.
Phổ tần số cho việc triển khai 4G LTE và 5G trên toàn cầu
Nhu cầu phổ tần số đối với các nhà khai thác di động khi triển khai các công nghệ mới ngày càng cao. Các công nghệ như 4G LTE, LTE-Advanced và LTE-Advanced Pro có thể sử dụng phổ tần số trong các băng tần được cấp phép bắt đầu từ 450 MHz đến gần 6 GHz.
Trong khi đó, mạng 5G có thể sử dụng tất cả các băng tần đã được dùng cho 4G LTE cộng với băng tần sóng milimet (mmWave). Cho đến nay, phổ tần số dưới 6 GHz đã được chính phủ các nước cấp phép và được các nhà mạng triển khai rộng rãi trên toàn thế giới, trong đó băng tần C (3,3 – 4,2 GHz) được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều cơ quan quản lý phổ tần các nước đang xem xét cấp phép phổ tần số trong băng tần mmWave để giúp cho các nhà mạng di động tăng dung lượng tại các khu vực có mật độ người dùng lớn.
Các cuộc đấu giá phổ tần số diễn ra gần đây trên thế giới nhằm mục đích phân bổ phổ tần cho các nhà khai thác để triển khai các dịch vụ 4G LTE và 5G trong tương lai. Các phổ tần số này có thể được ấn định cho 4G LTE hoặc 5G hoặc trên nguyên tắc trung lập về công nghệ.
Băng tần 700 MHz (băng n28)
Sau băng tần 2,6 GHz, băng tần FDD được cấp phép rộng rãi tiếp theo là băng tần 700 MHz, với 212 nhà khai thác đã đầu tư vào mạng 4G LTE trên các băng tần quan trọng, trong đó:
• 115 nhà khai thác đã được xác định là đầu tư phổ tần APT 700 MHz (băng tần n28: 703–748 MHz / 758–803 MHz FDD), trong đó có ít nhất 113 giấy phép được cấp để sử dụng phổ tần trong băng tần này, (bao gồm các giấy phép dựa trên nguyên tắc trung lập về công nghệ) và 59 nhà khai thác đã xác định là đã triển khai các dịch vụ 4G LTE thương mại trong băng tần này.
• GSA cũng đã xác định được 98 nhà khai thác đã đầu tư vào 4G LTE tại một trong các đoạn băng tần trong băng tần 700 MHz theo quy hoạch của Mỹ (băng n12, n13, n14 hoặc n17: 699 - 798 MHz). Trong số đó, 76 nhà khai thác đã sử dụng một trong các đoạn băng tần trên để triển khai mạng 4G LTE của họ.
Ngoài việc sử dụng cho 4G LTE, phổ tần trong băng tần 700 MHz cũng đang được nhiều nhà khai thác quan tâm để sử dụng cho 5G. Với 71 nhà khai thác gần đây đã được cấp phép sử dụng băng tần 700 MHz cho 5G, trong đó ít nhất 20 nhà khai thác đã ra mắt dịch vụ 5G và 10 nhà khai thác đang triển khai.
Hiện tại có nhiều nhà khai thác đang nắm giữ phổ tần trong băng tần 700 MHz trên nguyên tắc trung lập về công nghệ và đang sử dụng cho mạng 4G LTE, nhưng có thể chúng sẽ được quy hoạch lại trong tương lai. Theo nhận định của GSA, trong thời gian tới nhiều quốc gia trên thế giới sẽ tiến hành cấp phép băng tần 700 MHz cho các nhà mạng, vì băng tần này đã được Liên minh Châu Âu xác định là một trong những băng tần ưu tiên cho 5G.
Băng tần 800 MHz (băng n20) và 850 MHz (băng n5)
Phổ tần số trong băng tần giữa 800 MHz và 900 MHz được phân bổ là băng tần chính để sử dụng cho các mạng 4G LTE, theo phương thức FDD. Trong khoảng tần số này, băng 800 MHz (832–862 MHz / 791–821 MHz) là băng tần được sử dụng nhiều nhất, với 228 nhà khai thác đã đầu tư vào 4G LTE, trong đó 202 nhà khai thác đã triển khai mạng.
Ngoài ra, GSA cũng đã xác định được 68 nhà khai thác đã đầu tư vào 4G LTE trong băng tần n5 (824–849 MHz / 869–894 MHz) hoặc 4G LTE băng n18 (815–830 MHz / 860–875 MHz) FDD hoặc băng n19 (830–845 MHz / 875–890 MHz) FDD; trong đó có ít nhất 33 nhà khai thác đã triển khai mạng.
Cho đến nay, các băng n3, băng n5, băng n18, băng n19 và băng n20 vẫn chưa được sử dụng rộng rãi cho 5G ở các quốc gia trên thế giới. Chỉ có 02 nhà khai thác đã triển khai 5G trong băng n5 ở Puerto Rico và Hoa Kỳ; 01 nhà khai thác đang triển khai 5G trong băng n5 ở Úc và 01 nhà khai thác khác đang thử nghiệm 5G trong băng n5 ở Hồng Kông. Ngoài ra, có 01 nhà khai thác đã tiến hành thử nghiệm 5G trong băng tần n20 ở Ả Rập Xê Út.
Băng tần 1800 MHz (băng n3)
Việc triển khai mạng LTE theo phương thức FDD trong băng tần 1800 MHz (băng n3) hiện rất phổ biến ở các khu vực Châu Âu, Châu Á - Thái Bình Dương (APAC), Trung Đông và Châu Phi (MEA) và khu vực của Nam Mỹ. Trên thực tế, việc sử dụng băng tần 1800 MHz hiện nay gần như phổ biến trong một quốc gia khu vực ở Châu Âu và Châu Á.
Theo GSA, hiện trên toàn thế giới có 422 công ty ở 163 quốc gia / vùng lãnh thổ đã được cấp giấy phép triển khai 4G LTE trong băng tần 1800 MHz. Ít nhất 384 nhà khai thác (khoảng 48,5% tổng số nhà khai thác mạng 4G LTE đã triển khai các dịch vụ) tại 158 quốc gia / vùng lãnh thổ đã triển khai dịch vụ 4G LTE bằng cách sử dụng phổ tần số trong băng tần 1800 MHz.
Việc triển khai các dịch vụ 5G trong băng tần 1800 MHz cũng được các nhà khai thác di động trên thế giới bắt đầu thực hiện, theo đó GSA đã xác định được 8 nhà khai thác di động đã triển khai; 3 nhà khai thác đang triển khai và 11 nhà khai thác khác đang tiến hành thử nghiệm, lên kế hoạch hoặc đã được cấp giấy phép trong băng tần này.
Băng tần 2,6 GHz (băng n7)
Băng tần 2,6 GHz FDD (băng n7) đã được các quốc gia trên thế giới cấp phép và được các nhà khai thác di động triển khai rộng rãi. Số liệu của GSA đã xác định được 239 công ty tại 95 quốc gia / vùng lãnh thổ được cấp phép để triển khai LTE ở băng tần n7 (ngoại trừ những công ty sở hữu giấy phép trung lập về công nghệ đã sử dụng phổ tần này cho mạng 2G hoặc 3G), trong số đó có ít nhất 194 mạng thương mại đã được triển khai ở 88 quốc gia / vùng lãnh thổ.
Trong khi đó việc sử dụng băng tần này cho 5G đang còn hạn chế. Số liệu cho thấy, chỉ mới có 01 nhà khai thác đã cung cấp dịch vụ 5G trong băng tần này và 09 nhà khai thác khác gần đây đã nhận được giấy phép băng tần 2,6 GHz FDD trên nguyên tắc trung lập về công nghệ.
Bên cạnh đó, GSA cũng đã xác định hơn 600 nhà khai thác đang nắm giữ giấy phép phổ tần dưới 6 GHz để triển khai các dịch vụ 4G LTE hoặc 5G dựa trên phương thức TDD. Băng tần mmWave dựa trên phương thức TDD gồm các băng tần n257 (26,5 – 29,5 GHz), n258 (24,25 – 27,5 GHz), n260 (37 – 40 GHz) và n261 (27,5 – 28,35 GHz) đang là các băng tần phổ biến được sử dụng cho các cuộc thử nghiệm và triển khai mạng 5G trên thế giới. Phổ tần số trong băng tần n262 (47,2 – 48,2 GHz) cũng đã được Hoa Kỳ phát hành dựa trên nguyên tắc trung lập về công nghệ, tuy nhiên các nhà mạng tại đây cũng đang cân nhắc để sử dụng cho việc triển khai 5G.
Số liệu của GSA cũng cho thấy, có 140 nhà khai thác ở 25 quốc gia / vùng lãnh thổ đã nhận được giấy phép để triển khai mạng 5G sử dụng phổ tần số trong băng tần mmWave, cụ thể là băng tần từ 24,25 - 48,2 GHz, trong đó có 28 nhà khai thác ở 16 các quốc gia / vùng lãnh thổ đã triển khai mạng 5G trong băng tần mmWave.
1.257 thiết bị 5G đã được công bố trên toàn thế giới
Theo GSA, đến cuối tháng 12 năm 2021, số lượng thiết bị 5G được công bố trên toàn thế giới đã tăng lên gần 125% so với thời điểm cuối năm 2020 (559 thiết bị), đạt tổng số 1.257 thiết bị. Trong đó, 857 thiết bị đã có sẵn trên thị trường, chiếm 68,2% tổng số thiết bị 5G được công bố và tăng hơn 155% so với thời điểm cuối năm 2020 (335 thiết bị).
Trong số 1.257 thiết bị 5G được công bố thì điện thoại tích hợp 5G chiếm ưu thế với hơn 48,8% (614 thiết bị), tăng hơn 120% so với thời điểm cuối năm 2020 (278 thiết bị); thiết bị đầu cuối khách hàng sử dụng công nghệ truy cập vô tuyến cố định chiếm vị trí thứ 2 với 16,7% (210 thiết bị); tiếp theo là module và các bộ định tuyến trong công nghiệp lần lượt chiếm vị trí thứ 3 và thứ 4 với 13,8% (174 thiết bị) và 6,4% (81 thiết bị). Số thiết bị được tích hợp 5G còn lại bao gồm hotspot, máy tính xách tay, máy tính bảng, modem USB...
Thiết bị hỗ trợ mạng 5G độc lập trong băng tần dưới 6 GHz cũng tăng lên đáng kể với 676 thiết bị được công bố, trong đó có 468 thiết bị đã có sẵn trên thị trường.
Với tốc độ thương mại hóa thiết bị hỗ trợ 5G nhanh chóng như hiện nay, GSA kỳ vọng số thiết bị hỗ trợ 5G có mặt trên thị trường sẽ đạt mốc 1.000 thiết bị vào cuối quý 1 năm 2022.
Tài liệu tham khảo
[1]. GSA: Evolution from LTE to 5G – January 2022
[2]. GSA: 5G Ecosystem Report Executive Summary - January 2022