Trong những năm gần đây, mạng di động tế bào có những thay đổi đáng kể cùng với kì vọng của ngƣời sử dụng luôn đƣợc kết nối bất cứ nơi đâu và bất kể thời điểm nào. Sự bùng nổ của điện thoại thông minh, mạng xã hội, các trang web truyền thông nhƣ Youtube, Flickr, Hulu, … khiến lƣu lƣợng sử dụng ngày càng tăng mạnh mẽ. Xu hƣớng mới này đã đƣợc nghiên cứu và sẽ là trở ngại không nhỏ đến cơ sở hạ tầng mạng hiện thời. Điều này mang đến cho các nhà vận hành mạng những cơ hội cũng nhƣ thách thức. Cơ hội là có thể tăng doanh thu trên từng ngƣời sử dụng bằng cách thêm vào các dịch vụ mạng mới. Cùng với đó, thách thức đặt ra là trong một vùng địa lý xác định, mạng tế bào trở nên quá tải lƣu lƣợng một phần nguyên nhân do sự giới hạn tài nguyên băng thông của nhà mạng. Những phân tích gần đây tại Mỹ đƣa ra con số về sự thiếu hụt phổ tần băng rộng lên đến 300 MHz trong năm 2014. Điều này đặt ra vấn đề, tìm nguồn bổ sung cho phổ tần số thiếu hụt và nguồn kinh phí cho việc này lên đến 100 tỷ USD trong vòng năm năm tới.
Với việc bổ sung những khoảng trắng vô tuyến theo qui tắc FCC, nhà mạng có thêm các phổ tần số mới để sử dụng. Xét dài hạn, dải tần vô tuyến không đƣợc mô tả là một khoảng trắng có thể sử dụng cho nhà quản lý mạng tế bào (nhƣ đã thảo luận tại ban băng thông rộng quốc gia của Mỹ). Đặc biệt, một số kế hoạch thảo luận về khả năng những ngƣời nắm giữ khoảng phổ tần số vô tuyến đăng kí tự nguyện bán đấu giá giấy phép sử dụng tần số của họ. Kế hoạch này đƣa ra một hy vọng mới
79
về việc thêm vào những dải phổ tần số mới cho những ứng dụng băng rộng trong mạng tế bào.
Có rất nhiều bài báo nghiên cứu ứng dụng cảm biến phổ hay chia sẻ phổ trong mạng tế bào. Hình 4.3 mô tả các thức công nghệ vô tuyến thông minh có thể bổ sung cho mạng di động tế bào thế hệ tiếp theo nhƣ LTE hay WiMAX để truy nhập động các dải phổ hay các phần backhaul của những mạng khác:
Hình 4. 3: Mạng di động tế bào [5]
Một khoảng phổ hợp tác có thể đƣợc thêm vào lớp không truy cập (Non- Access Stratum – NAS) cho phép mạng tế bào tự động thuê khoảng phổ hoặc nhận dạng cơ hội từ những dải tần không đăng kí thứ cấp để đáp ứng nhu cầu lƣu lƣợng trong mạng. Những trạm gốc (bao gồm cả những trạm chuyển tiếp) thực hiện việc cấu hình kênh để hoạt động trong vùng phổ hợp tác.
80
Để truy cập vào những ứng dụng của mạng có thể sử dụng hai phƣơng pháp sau. Thứ nhất là dùng hotspot nhƣ các điểm truy cập tại sân vận động, sân bay hay những nơi có mật độ ngƣời dùng lớn (ví dụ ở một sân vận động, nơi có mật độ ngƣời dùng cực lớn với điện thoại thông minh có máy ảnh và camera. Lƣu lƣợng thoại, dữ liệu ở khu vực này là rất lớn gây áp lực cho mạng tế bào). Theo một nghiên cứu của Cisco 60% sự tăng trƣởng lƣu lƣợng trong mạng tập trung vào dữ liệu về ảnh và video. Ngày nay, một số loại dữ liệu này có thể đƣợc upload đến mạng Wifi ISM. Tuy nhiên, do một lƣợng lớn lƣu lƣợng tập trung trong một khu vực nhỏ dẫn đến cả mạng tế bào cũng nhƣ mang Wifi ISM đều bị quá tải. Nếu lƣu lƣợng đột biến này có thể đƣợc upload thông qua dải phổ bổ sung (ví dụ nhƣ TVWS), có thể giảm thiểu đƣợc lƣu lƣợng truyền tải qua mạng tế bào. Điều này vừa có lợi cho các thuê bao vừa có lợi cho nhà mạng.
Phƣơng pháp truy cập thứ hai vào các dịch vụ mạng tƣơng tự nhƣ một femtocell. Ngày nay, nhiều nhà mạng bán những trạm mini-cell (kiểu nhƣ các điểm truy cập Wifi) để ngƣời dùng có thể mua và lắp đặt ngay tại căn hộ của họ. Những ngƣời dùng điển hình của femtocell là những thuê bao tại nơi sử dụng chất lƣợng phủ sóng của mạng không tốt. Những thiết bị femtocell hoạt động ở những tần số giống nhau nhƣ những nhà vận hàng mạng. Tuy nhiên, các thiết bị femtocell này lại gặp một số vấn đề. Đầu tiên, do femtocell và mạng tế bào hoạt động trên cùng dải tần dẫn đến sự can nhiễu lẫn nhau và ảnh hƣởng đến chất lƣợng mạng. Thứ hai, vùng phủ của những thiết bị này bị giới hạn. Vùng phủ khoảng trắng vô tuyến có ý nghĩa đặc biệt trong việc cải thiện tốt hơn những đặc tính này và thêm vào đó không xảy ra can nhiễu giữa các femtocell và các cell chính.
Ở vùng nông thôn, nơi mật độ dân số không lớn, và thƣờng tín hiệu mạng tế bào cũng kém. Vì lý do kinh tế nên nhà mạng phát triển dịch vụ trên cả nƣớc nhƣng không ƣu tiên cho vùng này. Với khoảng phổ tần trắng, có thể cho phép những ngƣời sử dụng không đăng kí truy cập, nhà mạng có thể sử dụng những khoảng phổ này cho backhaul để kết nối các trạm tới mạng xƣơng sống. Do đó, giảm mạnh nhân
81
công lắp đặt cáp backhaul và cung cấp dịch vụ đến ngƣời dùng ở những vùng chƣa đƣợc phục vụ hoặc đã đƣợc phục vụ.