Bài viết nghiên cứu lý thuyết và tiến hành đo kiểm thực nghiệm để đề xuất giải pháp quy hoạch lại băng tần GSM-900MHz để dành tài nguyên tần số cho việc triển khai mạng 5G phục vụ ứng dụng IoT diện rộng tại Việt Nam.
ISSN: 1859-2171 e-ISSN: 2615-9562 TNU Journal of Science and Technology 208(15): 57 - 64 GIẢI PHÁP QUY HOẠCH LẠI BĂNG TẦN GSM 900MHZ CHO MẠNG 5G TẠI VIỆT NAM Phạm Quốc Cường1*, Tăng Tấn Chiến2 Trung tâm TMC MobiFone – Tổng Công ty Viễn thông MobiFone, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng TÓM TẮT Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật thời kỳ chuyển đổi số cách mạng công nghiệp 4.0 với xu hướng công nghệ IoT, Big Data, AI, … nhu cầu truyền thơng băng rộng với tốc độ liệu hàng Gbps quan trọng Để đáp ứng nhu cầu ngành cơng nghiệp viễn thơng giới nói chung Việt Nam nói riêng phải phát triển cơng nghệ di động 5G điều tất yếu Tuy nhiên, tài nguyên tần số dần cạn kiệt nên quy hoạch lại tần số giải pháp hiệu mặt chi phí để nhà mạng di động đa dạng hóa dịch vụ triển khai tảng 5G mà không cần phải đấu giá phổ tần số Trong báo này, nghiên cứu lý thuyết tiến hành đo kiểm thực nghiệm để đề xuất giải pháp quy hoạch lại băng tần GSM-900MHz để dành tài nguyên tần số cho việc triển khai mạng 5G phục vụ ứng dụng IoT diện rộng Việt Nam Kết cho thấy sau quy hoạch lại băng tần GSM 900MHz chất lượng vùng phủ 2G đảm bảo cho việc sử dụng dịch vụ thoại mạng 2G tài nguyên cắt giảm dùng để triển khai 5G phục vụ ứng dụng IoT diện rộng Từ khóa: Truyền thơng băng rộng; Mạng di động hệ thứ 5; Tài nguyên tần số; Quy hoạch lại; Băng tần số GSM-900MHz Ngày nhận bài: 03/9/2019; Ngày hoàn thiện: 19/9/2019; Ngày đăng: 07/10/2019 SOLUTIONS TO REFARM GSM-900 MHZ BAND FOR 5G NETWORK IN VIETNAM Pham Quoc Cuong1*, Tang Tan Chien2 MobiFone TMC Center – MobiFone Corporation Danang University of Science and Technology ABSTRACT Nowadays, the broadband communication needs with multi-Gbps data rate play an important role in the development of science and technology in the period of digital transformation and industrial revolution 4.0 with technology trends such as IoT, Big Data, AI, … In order to meet these trends, the telecomunication industry in the world in general and of Vietnam in particular must develop 5th mobile technology, which is inevitable Because frequency resources are gradually depleted, spectrum refarming is a cost-effective solution for mobile network operators to diversify their services deployed on the 5G platform without auctioning a new spectrum In this paper, we study theories and conduct empirical tests to propose solutions to refarm the GSM-900MHz band to reserve frequency resources for rolling out 5G network in the Massive IoT field in Vietnam The results show that the quality of 2G coverage still ensures for using of voice services based on 2G network and resources cut can be used to deploy 5G serving Massive IoT applications after refarming the GSM 900MHz band Keywords: Broadband communication; 5th generation mobile network; Frequency resources; Refarming; GSM-900MHz frequency band Received: 03/9/2019; Revised: 19/9/2019; Published: 07/10/2019 * Corresponding author Email: cuong.phamquoc@mobifone.vn http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 57 Phạm Quốc Cường Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN Giới thiệu Hiện nay, mạng di động hệ thứ (5G) xem “xương sống” trình chuyển đổi số cách mạng công nghiệp 4.0, đời mạng 5G với tăng trưởng chưa có số lượng thiết bị IoT đánh giá cách mạng số hóa thời đại Theo thống kê hãng công nghệ Qualcomm, giới có 18 nhà mạng triển khai thử nghiệm thương mại hóa mạng 5G với 20 nhà cung cấp thiết bị viễn thông khác [1] Mạng 5G dự báo phát triển bùng nổ vào năm 2020 tạo cách mạng tốc độ truyền tải liệu, xóa bỏ khoảng cách dịch vụ băng rộng vô tuyến so với băng rộng cố định kích hoạt sóng cơng nghệ, ứng dụng lĩnh vực kinh tế-xã hội, giải thách thức kết nối Internet vạn vật, đáp ứng nhu cầu kết nối lúc nơi [1], [2] Ngày 25/04/2019, Tập đồn Cơng nghiệp Viễn thơng Qn đội (Viettel) hồn thành tích hợp hạ tầng phát sóng 5G Hà Nội phát sóng thử nghiệm thành công băng tần Bộ Thông tin truyền thông cấp phép Tốc độ kết nối đo thử nghiệm dao động từ 600 – 700Mbps - tương đương với tốc độ công bố mạng 5G Verizon (Hoa Kỳ) [3] Theo Sách trắng Công nghệ thông tin truyền thông Việt Nam 2017 – Bộ Thơng tin truyền thơng tổng số thuê bao di động 2G có xu hướng giảm tổng số thuê bao di động băng rộng lại tăng [4], điều cho thấy dịch vụ thoại, nhắn tin tảng 2G trì tốc độ tăng trưởng thuê bao sử dụng dịch vụ liệu cao nhiều Do đó, việc giảm bớt tài nguyên tần số hướng đến ngừng cấp dịch vụ 2G điều tất yếu tương lai Bài báo thực nghiên cứu đề xuất giải pháp quy hoạch lại băng tần số GSM 900MHz để dành dải tần số cho việc triển khai mạng 5G phục vụ ứng dụng IoT diện rộng Việt Nam 58 208(15): 57 - 64 Xu hướng phát triển dịch vụ băng rộng giới Theo dự báo thời điểm 2019 hãng công nghệ Cisco lưu lượng liệu di động tồn cầu giai đoạn 2017-2022 chạm cột mốc sau [5]: - Lưu lượng liệu di động toàn cầu hàng tháng đạt 77 exabyte trước năm 2022 lưu lượng hàng năm ước tính zettabyte - Lưu lượng thơng tin di động chiếm 20% tổng lưu lượng IP trước năm 2022 - Lưu lượng liệu 5G chiếm 10-12% tổng lưu lượng di động - Khoảng 79% lưu lượng liệu di động video vào năm 2022 - Trung bình có 1,5 thiết bị/người tương đương 12,3 tỉ thiết bị kết nối kết nối 5G chiếm 3,4% tổng số lượng kết nối chiếm khoảng 11,8% tổng lưu lượng Hình Dự báo tăng trưởng lưu lượng liệu di động toàn cầu giai đoạn 2017-2022 [5] Tốc độ kết nối mạng di động trung bình năm 2017 8,7 Mbps, tốc độ trung bình tăng lên 28,5 Mbps vào năm 2022 với tỉ lệ tăng trưởng lũy kế hàng năm (CAGR) 26,7% [5] Trước năm 2022, tốc độ 4G tăng gấp đơi tốc độ trung bình kết nối mạng di động tốc độ 5G tăng từ 76 Mbps (2019) lên tới 170Mbps (2022) Hình Tốc độ kết nối di động theo công nghệ mạng [5] http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Phạm Quốc Cường Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN Từ hình thấy rằng, năm tới mạng 5G đóng vai trò chủ đạo việc cung cấp truyền thông tốc độ cao để kết nối thiết bị di động thông minh, PC, M2M, thiết bị IoT, … Thông tin di động hệ thứ (5G) Trong thập kỷ qua, thông tin di động có bước tiến vượt bậc việc cung cấp thông tin truyền thông từ hệ 1G đến 4G/LTE-A Trung bình khoảng 10 năm hệ thông tin di động đời cung cấp kết nối với tốc độ cao hơn, dịch vụ đa dạng [2] Bây giờ, thời kỳ bình minh cơng nghệ mạng di động 5G – cầu nối xuyên suốt cho nhiều lĩnh vực công nghiệp hứa hẹn mang lại lợi ích lớn kinh tế-xã hội quốc gia Các hệ di động trước liên tục cung cấp cải tiến chất lượng dịch vụ thoại, liệu,… 5G làm nhiều 5G tảng hình thành kết nối ảo thứ từ robot đến người, từ công nghiệp kết nối tới nơng nghiệp [2], Hình họa ứng dụng mạng 5G tương lai 208(15): 57 - 64 mạng 5G hoạt động băng tần có băng thơng cực rộng cung cấp dịch vụ băng rộng di động tăng cường (eMBB) với đặc trưng tốc độ truyền tải liệu cực cao, độ trễ cực thấp, đảm bảo tính tồn vẹn kết nối - Băng tần số trung bình từ 1-6 GHz: mạng 5G hoạt động băng tần có băng thơng rộng hướng đến cung cấp dịch vụ điều khiển nhiệm vụ quan trọng ô tô tự lái, thiết bị bay khơng người lái (drones, UAV), robot, tự động hóa, … với đặc trưng dịch vụ độ tin cây, độ khả dụng cực cao, bảo mật truyền thông tồn trình tốt, độ trễ thấp - Băng tần số thấp 1GHz: mạng 5G hoạt động băng tần cung cấp kết nối dịch vụ cho ứng dụng IoT diện rộng với đặc trưng tốc độ truyền tải liệu linh hoạt từ vài kbps lên đến Gbps cho phép tương thích nhiều loại thiết bị, mở rộng vùng phủ tần số thấp suy hao đường truyền nhỏ nên bán kính vùng 5G phủ lớn cơng suất thấp thích hợp cho thiết bị đầu cuối, mạng cảm biến hoạt động liên tục khoảng thời gian dài ứng dụng dựa tảng mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) thành phố thơng minh, … Hình Ứng dụng thơng tin di động 5G [2] Hình Phổ tần số hoạt động mạng 5G Hình Các kỹ thuật mạng 5G [7] Mạng 5G hoạt động triển khai nhiều băng tần số khác tùy vào mục đích nhà mạng muốn cung cấp loại hình dịch vụ [6], [8]: - Băng tần số cao 24 GHz (mmWave): http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Đến thời điểm có 18 nhà mạng di động 10 quốc gia giới bao gồm nước đầu lĩnh vực viễn thông như: Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức, Anh, Pháp, Canada, Nga, Singapore, Phần Lan,… triển khai mạng 5G Hình minh họa quy hoạch dải tần số hoạt động mạng 5G số quốc gia 59 Phạm Quốc Cường Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 57 - 64 Bảng Băng tần thông tin di động Việt Nam Hình Quy hoạch tần số số quốc gia [7] Từ hình thấy quốc gia quy hoạch sử dụng băng tần số thấp (