'So găng' ưu nhược điểm 2 băng tần 900 MHz - 3.800 MHz và bài toán tối ưu

Bộ Khoa học và Công nghệ vừa công bố phương án đấu giá ba khối băng tần 900 MHz với mức giá khởi điểm hơn 1.056 tỷ đồng cho mỗi khối, thời hạn sử dụng 15 năm.

Trong khi băng tần tầm trung và cao như 3.800 MHz từng là tâm điểm của làn sóng 5G nhờ khả năng cung cấp dung lượng khổng lồ, thì sự trở lại của dải tần 900 MHz lại giải quyết một bài toán sinh tử hoàn toàn khác. Đâu là sự khác biệt cốt lõi về mặt kĩ thuật giữa hai dải tần này và vì sao các nhà mạng lại cần một chiến lược "đi bằng hai chân" để làm chủ cuộc chơi viễn thông trong kỉ nguyên số?

Băng tần thấp 900 MHz: Nền tảng "phủ sóng vô cực" và bài toán tối ưu chi phí

Băng tần 900 MHz thuộc dải tần số thấp (low-band), vốn được coi là "đất vàng" trong ngành công nghiệp viễn thông nhờ những đặc tính vật lí không thể thay thế. Ở dải tần này, tần số thấp đồng nghĩa với bước sóng dài. Nhờ bước sóng dài, sóng vô tuyến có khả năng lan truyền đi rất xa và ít bị suy hao năng lượng trong không khí.

Ưu điểm vượt trội về vùng phủ và độ xuyên thấu

Lợi thế lớn nhất của 900 MHz là bán kính phủ sóng cực rộng. Một trạm thu phát sóng (BTS) hoạt động ở băng tần 900 MHz có thể bao phủ một diện tích rộng gấp 3 đến 5 lần so với một trạm phát ở băng tần cao. Ở các khu vực đồng bằng hay nông thôn, tín hiệu từ một trạm 900 MHz có thể vươn xa tới hàng chục kilomet.

Đặc tính thứ hai tạo nên giá trị của dải tần này là khả năng nhiễu xạ và đâm xuyên xuất sắc. Khi gặp các chướng ngại vật vật lí như tường bê tông cốt thép, cửa kính cản nhiệt (Low-E glass) tại các tòa nhà cao tầng hay những khu vực địa hình rừng núi nhiều cây cối, sóng 900 MHz dễ dàng xuyên qua với mức độ suy hao thấp. Điều này giải quyết triệt để vấn đề "điểm mù" kết nối (indoor coverage), nơi mà người dùng thường xuyên gặp tình trạng tụt vạch sóng khi bước vào thang máy hay tầng hầm.

Bài toán tối ưu chi phí đầu tư (CAPEX)

Đối với các nhà mạng, vùng phủ rộng của 900 MHz là chìa khóa để tối ưu hóa chi phí. Để phủ sóng một tỉnh miền núi hoặc một tuyến cao tốc dài hàng trăm kilomet, nhà mạng chỉ cần triển khai một số lượng trạm BTS tương đối ít. Điều này giúp cắt giảm khổng lồ chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) cho việc xây dựng cột ăng-ten, cũng như giảm thiểu chi phí vận hành (OPEX) liên quan đến thuê mặt bằng, điện năng tiêu thụ và bảo trì hệ thống định kì.

Nhược điểm về mặt dung lượng

Tuy nhiên, "vùng phủ rộng" phải đánh đổi bằng "đường truyền hẹp". Băng thông khả dụng ở dải 900 MHz thường rất giới hạn (thường chỉ phân chia theo các khối 5 MHz hoặc 10 MHz). Theo định lí Shannon-Hartley trong lí thuyết thông tin, băng thông hẹp đồng nghĩa với việc dung lượng và tốc độ truyền tải dữ liệu bị giới hạn. Dải tần này không thể cung cấp tốc độ mạng lên tới hàng Gigabit/giây, và sẽ nhanh chóng rơi vào trạng thái tắc nghẽn nếu có hàng ngàn người dùng cùng truy cập dữ liệu video độ phân giải cao tại cùng một khu vực hẹp.

Băng tần cao 3.800 MHz: "Mỏ vàng" dung lượng và chìa khóa cho kỉ nguyên siêu tốc độ

Nếu 900 MHz là những con đường quốc lộ trải dài kết nối mọi miền, thì băng tần 3.800 MHz (thuộc dải C-band) chính là những đại lộ thênh thang nhiều làn xe tại các đại đô thị. Nằm trong dải tần trung cao, 3.800 MHz hiện được Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU) và các tổ chức tiêu chuẩn hóa xác định là băng tần vàng cho công nghệ 5G nhờ mang lại sự cân bằng hoàn hảo nhất cho các dịch vụ dữ liệu siêu tốc.

Băng thông khổng lồ và sức mạnh đáp ứng mật độ cao

Lợi thế cốt lõi của băng tần 3.800 MHz nằm ở độ rộng của băng thông. Thay vì chỉ có các khối 5-10 MHz nhỏ lẻ, băng tần này cho phép các nhà mạng sở hữu những dải sóng liên tục rộng tới 100 MHz. Với "ống nước" khổng lồ này, mạng 5G có thể cung cấp tốc độ tải xuống (download) thực tế ở mức hàng Gigabit/giây (Gbps) và độ trễ siêu thấp (chỉ vài mili-giây). Khối lượng băng thông này cho phép hiện thực hóa các ứng dụng khắt khe nhất như phẫu thuật từ xa, điều khiển xe tự lái, hay trải nghiệm thực tế ảo tăng cường (AR/VR) thời gian thực.

Bên cạnh đó, băng tần 3.800 MHz giải quyết xuất sắc bài toán mật độ cao (Massive IoT). Tại các "điểm nóng" (hotspot) như sân vận động chứa 40.000 người, các trung tâm thương mại sầm uất hay khu công nghiệp thông minh với hàng vạn cảm biến hoạt động cùng lúc, 3.800 MHz có thể gánh vác toàn bộ lưu lượng dữ liệu khổng lồ mà không hề bị nghẽn mạng, điều mà các băng tần thấp không bao giờ làm được.

Khả năng đâm xuyên kém và áp lực hạ tầng

Dù sở hữu sức mạnh truyền tải đáng kinh ngạc, 3.800 MHz lại mang nhược điểm cố hữu của sóng tần số cao: Bước sóng ngắn. Sóng ở dải tần này lan truyền theo đường thẳng (Line-of-sight), rất dễ bị suy hao năng lượng khi truyền trong không khí, đặc biệt là khi gặp thời tiết xấu hoặc vật cản. Chỉ một tán cây rậm rạp hoặc một bức tường gạch cũng đủ để làm suy giảm nghiêm trọng tín hiệu của sóng 3.800 MHz.

Để bù đắp cho vùng phủ sóng hẹp này, nhà mạng buộc phải áp dụng chiến lược "mạng lưới vi mô" (Densification). Họ phải lắp đặt hàng loạt các trạm phát sóng nhỏ (Small Cells) cách nhau chỉ vài trăm mét. Kéo theo đó là yêu cầu bắt buộc phải có đường cáp quang kết nối đến từng trạm. Hệ quả là, chi phí đầu tư hạ tầng, chi phí thuê chỗ đặt thiết bị và hóa đơn tiền điện duy trì hệ thống 3.800 MHz lớn hơn gấp nhiều lần so với việc vận hành dải tần 900 MHz.

Lời giải chiến lược: Sự kết hợp hoàn hảo thay vì sự đánh đổi

Đứng trước sự đối lập rõ rệt về đặc tính vật lí của băng tần thấp (900 MHz) và băng tần cao (3.800 MHz), chiến lược khôn ngoan của các tập đoàn viễn thông toàn cầu và cả Việt Nam không phải là chọn một bỏ một. Thay vào đó, mạng di động tương lai đòi hỏi một kiến trúc hạ tầng đa lớp (Multi-layer network), nơi các dải tần hoạt động như những mảnh ghép hoàn hảo bổ sung cho nhau.

Trong cấu trúc này, dải 900 MHz đóng vai trò là "Lớp phủ nền" (Coverage layer). Lớp nền này hoạt động như một tấm lưới bảo vệ khổng lồ, đảm bảo sự liền mạch của kết nối, duy trì tín hiệu thoại chất lượng cao (VoLTE/VoNR) và dữ liệu cơ bản ở mọi ngóc ngách, từ các vùng sâu vùng xa đến các căn hộ khép kín trong lõi đô thị. Nó hiện thực hóa mục tiêu phổ cập kĩ thuật số, đảm bảo không một người dân nào bị bỏ lại phía sau do rào cản địa lí.

Ngược lại, dải 3.800 MHz sẽ được thiết lập làm "Lớp dung lượng" (Capacity layer). Các trạm phát sóng dải tần này sẽ được triển khai có chọn lọc, nhắm trực diện vào các trung tâm kinh tế, khu công nghệ cao và các khu vực có lưu lượng truy cập dày đặc. Tại đây, công nghệ đa ăng-ten (Massive MIMO) và định dạng búp sóng (Beamforming) sẽ tối đa hóa hiệu suất của phổ tần, bơm dữ liệu siêu tốc đến các thiết bị của người dùng cá nhân và doanh nghiệp.

Sự giao thoa của hai dải tần này còn được thúc đẩy mạnh mẽ bởi công nghệ Cộng gộp sóng mang (Carrier Aggregation - CA). Một chiếc điện thoại thông minh hiện đại hoàn toàn có thể kết nối đồng thời với sóng 900 MHz và sóng 3.800 MHz. Khi người dùng di chuyển ra khỏi vùng phủ của băng tần cao, thiết bị lập tức chuyển sang sử dụng phần băng tần thấp để giữ kết nối ổn định, tạo ra một trải nghiệm mượt mà không thể nhận biết sự gián đoạn.

Do vậy, việc Bộ Khoa học và Công nghệ mở cuộc đấu giá ba cặp khối băng tần 900 MHz có thể là một nước cờ chiến lược đầy tính thực tiễn. Việc củng cố vững chắc móng nhà 900 MHz chính là điều kiện tiên quyết, tạo tiền đề để hạ tầng mạng quốc gia sẵn sàng gánh vác và mở rộng quy mô các siêu ứng dụng 5G, 6G hoạt động trên các dải tần siêu cao trong thập kỉ tới.