Bước đi tiên phong cho tiêu chuẩn 5G, Phần 1: Cơ hội phát triển công nghệ sóng milimet 5G

Việc đạt được những tiêu chuẩn truyền thông di động sẽ góp phần định hình các yêu cầu kỹ thuật liên quan đến tần số, thiết bị liên lạc và thiết bị thu phát, tạo điều kiện thuận lợi cho các dịch vụ truyền thông thế hệ mới. Các tiêu chuẩn này nếu không được hoàn thiện có thể làm trì hoãn tiến trình thương mại hóa cũng như làm phát sinh các vấn đề về liên kết tần số vô tuyến giữa các quốc gia. Các nghiên cứu về tần số cực cao tại Công ty Điện tử Samsung đã được bắt đầu từ một thập kỷ trước, vào thời điểm mà ngay cả giới nghiên cứu vẫn còn nghi ngờ về tính thực tiễn của công nghệ này đối với ngành công nghiệp truyền thông. Ngày nay, công nghệ tần số cực cao đã phát triển trở thành nền móng của thời đại 5G trong tương lai gần, với các tiêu chuẩn mới sắp được thiết lập trong năm nay.
Trong loạt bài hai phần với chủ đề "Bước đi tiên phong cho Tiêu chuẩn 5G", chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua những nỗ lực của Samsung trong việc thiết lập các tiêu chuẩn 5G để mang lại một trải nghiệm truyền thông mới cho cuộc sống

Bắt đầu từ ngày 21/5, dự án Hợp tác Thế hệ thứ Ba (3GPP), một dự án hợp nhất giữa các tổ chức phát triển viễn thông hàng đầu trên thế giới, sẽ tập hợp tại Busan, Hàn Quốc để hoàn thiện các tiêu chuẩn truyền thông tiến đến thương mại hóa mạng 5G. Công ty Điện tử Samsung đã bắt đầu nghiên cứu về công nghệ tần số cực cao (sóng mmWave) cho 5G từ năm 2009 tại trung tâm Nghiên cứu Samsung ở Dallas, Texas (trước đây là trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Truyền thông & Giao tiếp Số) xoay quanh các vấn đề về tần số cực cao trên mức 6GHz.

Trung tâm Nghiên cứu Samsung tại Dallas, Texas (năm 2009)

Ông Sungho Choi, Phó Chủ Tịch Nhóm Nghiên cứu Tiêu chuẩn của Trung tâm Nghiên cứu Samsung cho biết: “Chúng tôi đã đặt hết niềm tin vào công nghệ tần số cực cao từ lúc nó chỉ mới là một công nghệ sơ khai và tích cực thúc đẩy hoạt động nghiên cứu & phát triển để đi trước các công ty khác một bước. Đây là thời điểm mà hầu như mọi công ty trong ngành viễn thông vẫn đang tập trung vào chuyển đổi sang công nghệ LTE 4G, và tương lai phát triển vẫn còn khá mịt mờ”.

Những nỗ lực ban đầu của Công ty Điện tử Samsung

Vào năm 2009, văn phòng tại thành phố Dallas đã bắt đầu khởi xướng một nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ viễn thông thế hệ mới và đưa ra một đề xuất về công nghệ tần số cực cao cho Trung tâm Nghiên cứu Samsung. Theo bản báo cáo chuyên sâu dài 300 trang được cung cấp, tần số cực cao nếu được kết hợp với công nghệ beamforming tiên tiến sẽ có thể giải quyết các vấn đề về khả năng truyền tải dung lương dữ liệu lớn với tốc độ cực cao. Beamforming là một công nghệ tập trung tín hiệu và hướng nó trực tiếp vào mục tiêu cụ thể thay vì phát sóng tín hiệu lan toả trong một khu vực rộng lớn.

Tuy nhiên vào thời điểm đó, mọi ý kiến trên lý thuyết đều thể hiện sự hoài nghi về tính thực tiễn của công nghệ tần số cực cao do những hạn chế của nó. Nhưng với niềm tin mạnh mẽ vào tiềm năng của công nghệ này, công ty Samsung đã khởi động một dự án mở rộng nghiên cứu vào năm 2011 và một “Phòng Thí nghiệm Truyền thông Thế hệ Mới” đã được thành lập bởi Trung tâm Nghiên cứu Samsung vào năm sau đó để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ tần số cực cao và công nghệ 5G.

Cuối cùng Công ty Điện tử Samsung đã gặt hái được kết quả khi thử nghiệm thành công công nghệ 5G đầu tiên trên thế giới với tốc độ 1Gpbs vào năm 2013 sau gần bốn năm nghiên cứu trong thời điểm mà LTE 4G đang được sử dụng phổ biến.

Năm 2013, Công ty Điện tử Samsung đã thử nghiệm thành công công nghệ 5G đầu tiên trên thế giới với tốc độ 1Gbps

28Ghz, dải tần số tối ưu cho 5G

Trong quá trình nghiên cứu về tần số cực cao, dải tần số lý tưởng dành cho 5G luôn là trọng tâm câu hỏi đặt ra cho công đồng quốc tế. Vào thời điểm đó, tần số cho phép của 1 quốc gia nằm trong khoảng từ 0 đến 300GHz, đã được ứng dụng cho các chức năng truyền thông, phát thanh truyền hình, khoa học và quân sự. Thách thức đặt ra là vận động một số lượng lớn các quốc gia cùng tham gia sử dụng chung các băng tần 5G để thúc đẩy việc tiêu chuẩn hóa và thương mại hóa công nghệ này.

Juyeon Song, Kỹ sư chính của Phòng thí nghiệm nghiên cứu tiêu chuẩn tại Trung tâm Nghiên cứu Samsung cho biết : “Khi bắt đầu nghiên cứu, chúng tôi đã tìm hiểu gần như mọi “bản đồ tần số” trên thế giới. Chúng tôi đã đi đến kết luận rằng dải tần số cực cao tối ưu nhất có thể được áp dụng là ở mức 28GHz.”

Thúc đẩy phát triển công nghệ 5G  ứng dụng tần số cực cao đã được phê duyệt

Samsung vẫn tiếp tục hướng đến phát triển công nghệ sau khi xác định được tần số tối ưu cho công nghệ 5G, 28GHz. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã gặp phải trở ngại lớn là thuyết phục các quốc gia đã ấn định các dải tần số riêng cho các ngành công nghiệp cốt lõi khác ngoài ngành truyền thông, cũng như một số phân khúc kinh doanh vẫn đang lưỡng lự về việc áp dụng 5G trong bối cảnh 4G đang thống trị thị trường.

Hyoungjin Choi, Kỹ sư trưởng của Phòng thí nghiệm nghiên cứu tiêu chuẩn tại Trung tâm Nghiên cứu Samsung cho biết: “Trước thực tế các tần số truyền thống dưới 6GHz được ứng dụng đến điểm bão hỏa, nhiều quốc gia đã bắt đầu quan tâm đến công nghệ tần số cực cao. Các quốc gia và công ty thể hiện mối quan tâm đáng kể trong việc áp dụng và thương mại hóa 5G đã đặt nền tảng cho việc tiêu chuẩn hóa công nghệ này”.

Tại Hội nghị Truyền thông Vô tuyến Quốc tế năm 2015, chính phủ Hàn Quốc đã trình đề xuất sử dụng công nghệ tần số cực cao cho 5G.

Trong Hội nghị Truyền thông Vô tuyến Quốc tế năm 2015 (WRC), được tổ chức bởi Hội liên hiệp Viễn thông Quốc tế (ITU), một cơ quan chuyên môn của Liên Hợp Quốc, chính phủ Hàn Quốc đã đệ trình một đề xuất của Samsung. Tuy nhiên, đề xuất này gặp phải vấn đề trong việc liên kết với các quốc gia mong muốn sử dụng dải tần số cực cao cho các mục đích khác ngoài dịch vụ viễn thông. Trong bốn tuần họp liên tiếp sau đó, hội nghị cuối cùng đã thông qua một số dải tần số cực cao để ứng dụng vào công nghệ 5G, thức đẩy việc chuẩn hóa.

Tuy nhiên các cuộc tranh luận vẫn diễn ra sau hội nghị này và Samsung đã tiếp tục nỗ lực ủng hộ đồng thời đóng vai trò là công ty tiên phong trong công cuộc tiêu chuẩn hóa 5G, hướng đến mục tiêu phát triển các công nghệ liên quan đến tần số cực cao. Phần thứ hai của loạt bài đặc biệt này sẽ nói thêm về hành trình phát triển của Samsung sau năm 2016 hướng đến các tiêu chuẩn 5G, trong đó có dải tần số cực cao 28GHz *.

* 3GPP đã tiêu chuẩn hóa hơn 30 băng tần từ mức thấp 600MHz đến mức cực cao ở 40GHz. 28GHz là băng tần cực cao tiêu biểu mà các quốc gia ứng dụng 5G hàng đầu đang ưu tiên để thương mại hóa 5G.