Chuyển đổi số, ngành công nghiệp 4.0 đã tạo nên nhu cầu dữ liệu đột biến, đồng thời xuất hiện mô hình kinh doanh mới dùng mạng di động cùng hàng triệu thiết bị kết nối Internet (IoT). Bối cảnh đó đòi hỏi các nhà mạng phải có giải pháp truyền dữ liệu tốc độ cao và đáng tin cậy hơn.
Giải pháp đó chính là tạo nên các thiết bị trạm thu phát cỡ nhỏ (Small Cell) nhằm giải quyết được 2 bài toán. Đầu tiên, đáp ứng nhu cầu dữ liệu tăng như vũ bão. Đồng thời giải quyết bài toán hiệu quả và tiết kiệm chi phí ở các trạm truyền thống cỡ lớn (Macro Cell). Hiện, mạng lưới viễn thông Việt Nam đang sử dụng các trạm truyền thống cỡ lớn (Macro Cell) để thu phát tín hiệu. Các trạm này thường có chi phí đắt và dễ bị suy giảm tín hiệu nếu mật độ tòa nhà dày đặc hoặc lượng người dùng trong một khu vực quá lớn. Trong khi đó, so với các trạm truyền thống, thiết bị Small Cell có khả năng triển khai linh hoạt hơn, chi phí thấp hơn; dễ dàng gắn trên đèn đường, cột điện, bên trong các tòa nhà và nhiều kiến trúc khác và cung cấp bán kính phủ sóng lên tới 300m.
Trên thực tế, các thiết bị Small Cell không thay thế cho mạng Macro mà được bổ sung để cải thiện tín hiệu mạng Macro. Sự khác biệt chủ yếu nằm ở công suất phát sóng, khả năng phủ sóng và số lượng người dùng được phục vụ đồng thời. Small Cell có vùng phủ sóng (gọi là các 'cell') hẹp hơn nhiều (vài trăm mét) so với Macro Cell (vài km) và cũng có khả năng phục vụ số lượng người dùng hạn chế hơn (<100 người) so với các trạm cỡ lớn Macro Cell (khoảng 1.000 người). Vì vậy, Small Cell thường có kích thước nhỏ hơn và được tích hợp “tất cả trong một”, bao gồm các anten nằm bên trong vỏ hộp, thay vì anten ngoài cỡ lớn như các trạm truyền thống. Đáng chú ý, thiết bị Small Cell do VNPT Technology - đơn vị thành viên thuộc Tập đoàn VNPT nghiên cứu phát triển còn được tích hợp thêm công nghệ truy nhập Wi-Fi (chuẩn 802.11ac) mà các thiết bị Macro Cell không có.
Theo VNPT Technology, trong 2 tháng thử nghiệm trên mạng điện thoại VinaPhone, thiết bị đã giúp tăng dung lượng truyền tải ở khu vực phủ sóng lên 2 lần và tốc độ truyền tối đa đạt 300 Mbps. Quan trọng hơn cả, việc làm chủ công nghệ đã đưa VNPT trở thành một trong những nhà cung cấp đầu tiên của Việt Nam có khả năng thay thế thiết bị Small Cell ngoại nhập, góp phần đảm bảo an ninh mạng quốc gia. Có thể khẳng định đây là một trong những thiết bị Small Cell đầu tiên được nghiên cứu phát triển thành công tại Việt Nam.
Xây dựng giải pháp hoàn chỉnh hướng tới 5G
Không chỉ làm chủ công nghệ chế tạo và sản xuất thiết bị Small Cell, VNPT còn xây dựng giải pháp quản lý các thiết bị đó. Cụ thể, VNPT đã phát triển một hệ thống phần mềm quản lý giám sát và điều khiển (HeMS) có khả năng xử lý đồng thời 100.000 thiết bị. Bên cạnh đó, để giảm tình trạng can nhiễu, chồng lấn tín hiệu giữa các ô sóng (cell), các kỹ sư còn tích hợp phần mềm mạng tự tổ chức (SON) nhằm tự phát hiện lỗi, tự tối ưu và tự động cấu hình cell thay thế cho những cell bị hỏng gần đó. Đặc biệt, các nhà phát triển của VNPT còn tiết lộ thêm một kỹ thuật mới mà họ đã “hoàn thiện ở mức thiết kế và sẵn sàng phát triển tích hợp lên thiết bị trong tương lai”, đó là kỹ thuật cộng gộp sóng giữa tín hiệu WiFi và 4G.
Theo giải thích của các kỹ sư VNPT Technology, bình thường, khi đi qua vùng có sóng WiFi và sóng 4G, thiết bị di động của người dùng sẽ tự động ưu tiên lựa chọn một công nghệ - thường là WiFi - bất kể tín hiệu mạnh hay yếu hơn. Tuy nhiên, nếu trạm thu phát có khả năng cộng gộp sóng mang, nó sẽ tự tính toán và điều tiết luồng dữ liệu để truyền song song trên cả 2 kênh WiFi và 4G theo một tỷ lệ tối ưu (ví dụ 3:7 hoặc 4:6), nhằm giúp người dùng có tốc độ truyền cao nhất.
So sánh với một số sản phẩm Small Cell cùng loại của nước ngoài, hiện không có nhiều thiết bị cung cấp tính năng tương tự về ghép kênh như của VNPT Technology. Đại diện VNPT Technology nhấn mạnh, việc làm chủ các thiết kế phần cứng và phần mềm, đồng thời hợp tác với các nhà cung cấp linh kiện nguồn uy tín đã giúp họ khép kín quy trình sản xuất thiết bị viễn thông và hạn chế tối đa những lỗ hổng bảo mật, đảm bảo độ tin cậy hệ thống cho các nhà mạng 4G. Mặc dù công nghệ 5G và 4G có sự khác biệt, nhưng các nguyên tắc thiết kế cơ bản từ xử lý tín hiệu đến các giao thức mạng hay cộng gộp sóng mang vẫn có tính kế thừa. Do vậy, việc làm chủ thiết bị Small Cell cho mạng 4G sẽ là bước quan trọng giúp kế thừa dễ dàng hơn trong quá trình làm chủ thiết bị Small Cell cho mạng 5G trong thời gian tới.
Thị trường tiềm năng
Trên thế giới, thị trường thiết bị Small Cell đã bùng nổ từ năm 2015, với sự tham gia của một loạt nhà cung cấp thiết bị viễn thông tên tuổi như Ericsson, Nokia, hay Huawei. Thị trường trong nước cũng bắt đầu xuất hiện những dự án thương mại triển khai hệ thống trạm gốc cỡ nhỏ nhằm đón đầu nhu cầu dữ liệu tăng đột biến của thế giới 4.0. Từ năm 2019, trong một chương trình hợp tác công nghệ cao với Bộ KH&CN, VNPT Technology đã bắt đầu phát triển một thiết bị trạm gốc cỡ nhỏ đa công nghệ WiFi/4G và hướng đến việc làm chủ hoàn toàn công nghệ sản xuất Small Cell. VNPT khẳng định, một khi đã làm chủ được công nghệ, chúng ta không chỉ cung cấp Small Cell cho thị trường trong nước mà còn đặt mục tiêu xuất khẩu bởi hàm lượng kỹ thuật đặc biệt do chính các nhà phát triển VNPT sáng tạo nên.
Các kỹ sư của VNPT Technology cho biết, thách thức về mặt công nghệ là rất lớn bởi tại thời điểm bấy giờ, công nghệ trạm gốc 4G LTE còn tương đối mới với công ty, dù trước đó họ đã có kinh nghiệm phát triển công nghệ WiFi, vốn có một số nét đồng nhất định về công nghệ vô tuyến và xử lý tín hiệu với LTE. Song, với việc kiểm thử nhiều vòng liên tục, thông qua hàng loạt cuộc trao đổi, hội thảo nội bộ cũng như lắng nghe đánh giá, phản biện của các chuyên gia trong và ngoài nước. Song song đó là quá trình hợp tác trực tiếp với hãng công nghệ nguồn hàng đầu thế giới Qualcomm để phát triển các phần mềm nhúng trên chipset của hãng nhằm xử lý tín hiệu 4G, WiFi và định tuyến dữ liệu lên mạng lõi. Ở thời điểm hiện tại, VNPT hoàn toàn tự tin sản xuất và là một trong những đơn vị nội địa đầu tiên làm chủ công nghệ sản xuất trạm phát sóng cỡ nhỏ. Dự kiến trong thời gian ngắn tới, VNPT Technology sẽ triển khai hàng nghìn thiết bị Small Cell tại các địa điểm khác nhau trên toàn quốc.
