Việt Nam nằm trong xu thế chung của sự phát triển công nghệ, từ năm 2010, Bộ TT&TT đã quy hoạch và cho phép các doanh nghiệp viễn thông Việt Nam thử nghiệm dịch vụ di động 4G công nghệ LTE. Đến cuối năm 2015, trên cơ sở đánh giá nhu cầu thị trường, công nghệ, thiết bị… Bộ TT&TT đã cấp phép triển khai thử nghiệm công nghệ LTE/LTE-Adv và trong năm 2016 đã chính thức cho phép các doanh nghiệp khai thác các dịch vụ của 4G LTE tại Việt Nam. Với mục tiêu đổi mới tăng trưởng, trong đó, viễn thông và CNTT là công cụ then chốt để thúc đẩy phát triển, tháng 1/2016, Chính phủ đã ban hành Chương trình phát triển hạ tầng băng rộng quốc gia đến năm 2020, trong đó, nhấn mạnh xây dựng hạ tầng di động 3G/4G phủ sóng đến 95% dân số Việt Nam. Đồng thời, để đảm bảo sự thành công của Chương trình, hàng hoạt giải pháp cũng được đề ra trong đó chú trọng tới triển khai công nghệ và cung cấp dịch vụ băng thông rộng di động ở các băng tần trên 6 GHz, phục vụ triển khai băng thông di động ở các thế hệ tiếp theo.

Thống kê trong lĩnh vực Viễn thông, tính đến hết 6 tháng đầu năm 2016, doanh thu viễn thông trong nước đạt 93.500 tỷ đồng, số lượng thuê bao 2G khoảng 84 triệu thuê bao, số lượng thuê bao 3G khoảng 38 triệu thuê bao. Tại Hội nghị giao ban quản lý nhà nước 6 tháng đầu năm 2016 của Bộ TT&TT vào chiều ngày 12/7/2016, Bộ trưởng Trương Minh Tuấn khẳng định, 6 tháng đầu năm 2016, hoạt động sản xuất kinh doanh của các doanh nghiệp viễn thông ổn định, đảm bảo tăng trưởng ổn định nền kinh tế vĩ mô, kiềm chế lạm phát, góp phần bảo đảm an sinh xã hội, phát triển kinh tế của đất nước. MobiFone doanh thu đạt trên 60% kế hoạch năm, doanh thu đạt 56% kế hoạch, mức lợi nhuận đạt 56,11% kế hoạch năm, nộp ngân sách 3.025 tỷ, phát sóng trên 3.000 trạm, khai trương chuỗi cửa hàng MobiFone. MobiFone cũng đã thực hiện tích hợp toàn bộ hệ thống truyền hình trong hệ thống của MobiFone. MobiFone mới khai trương đường trục Bắc Nam, thử nghiệm 4G ở 3 TP lớn Hà Nội, TP.HCM và Đà Nẵng. Viettel đã hỗ trợ đổi miễn phí thuê bao 4G. Như vậy, có thể thấy công nghệ mạng di động 4G đã đi vào triển khai thực tiễn. Nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động sau 4G sẽ là hướng đi tiếp theo đáp ứng với xu hướng công nghệ của thế giới, đồng thời phù hợp với chính sách phát triển CNTT và Viễn thông của Việt nam. Bên cạnh đó, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đặt nền tảng trên công nghệ kết nối di động thế hệ mới, công nghệ IoT được dự báo sẽ thay đổi toàn bộ cục diện nền kinh tế. Hàng loạt công nghệ mới mang tính đột phá đang xóa đi những ranh giới truyền thống của không gian vật lý, không gian sinh học.

Công nghệ mạng di động sau 4G (4.5 và 5G) được xây dựng không chỉ dựa trên việc sử dụng vùng tần số cao hơn. Để đạt được tốc độ dữ liệu cao và phục vụ người dùng tốt hơn, kỹ thuật kết nối phải hướng tới những người dùng ở xa trạm gốc thu phát (BTS) tức là phải tạo ra nhiều kênh kết nối trên cùng một tần số và định hướng búp sóng tới người dùng cụ thể trong một môi trường mật độ người sử dụng lớn. Do vậy, hai kỹ thuật nền tảng trong hệ thống sau 4G (4.5 và 5G) giúp mở rộng hiệu quả tần số và đáp ứng yêu cầu người dùng là kỹ thuật anten MIMO quy mô lớn và điều khiển hướng búp sóng (beamforming).

Để có thể thiết kế, chế tạo được mẫu anten MIMO tích hợp hệ thống phần cứng có khả năng xử lý tín hiệu tạo đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G và đề xuất được thuật toán cho phép điều khiển định dạng búp sóng cho mẫu anten MIMO đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G cũng như triển khai thử nghiệm anten MIMO đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G, nhóm nghiên cứu từ Viện Điện tử - Viễn thông (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội) do TS. Nguyễn Khắc Kiểm làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm anten MIMO đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G”. 

Để đạt được mục tiêu, phương pháp nghiên cứu tiến hành bao gồm việc khảo sát thực tiễn để tìm hiểu và thiết lập các chỉ tiêu kỹ thuật hệ thống, đánh giá tiền khả thi; Phân tích thiết kế tối ưu hệ thống, tiến hành mô phỏng khảo sát hiệu chỉnh thiết kế và cuối cùng chế tạo thử nghiệm và đo đạc các kết quả.

Sau một thời gian triển khai (từ 12/2017 đến 6/2020), nhóm đề tài đã đưa ra các kết luận như sau:

Nghiên cứu, phát triển và chế tạo thử nghiệm hệ thống anten MIMO trạm gốc đa búp sóng ứng dụng cho hệ thống thông tin di động sau 4G nhằm tăng hiệu suất sử dụng năng lượng, hiệu quả sử dụng phổ và giảm được can nhiễu là đề tài mới và rất cần thiết để thực hiện. Các kết quả nghiên cứu của đề tài mang tính thực tiễn cao, đáp ứng yêu cầu làm chủ công nghệ và có thể ứng dụng rộng rãi cho việc chế tạo các trạm gốc thu phát 5G. Có khả năng ứng dụng và chuyển giao cho các doanh nghiệp viễn thông trong nước (VNPT, Vietel…), đồng thời mang tính học thuật, góp phần cho định hướng các tiêu chuẩn 5G trong tương lai đó là:  (i) Thiết kế, chế tạo được mẫu anten MIMO tích hợp hệ thống phần cứng có khả năng xử lý tín hiệu tạo đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G; (ii) Đề xuất được thuật toán cho phép điều khiển định dạng búp sóng cho mẫu anten MIMO đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G; (iii) Triển khai thử nghiệm anten MIMO đa búp sóng cho hệ thống thông tin di động sau 4G.

Đề tài đã hoàn tất các mục tiêu trên và các nội dung nghiên cứu như đăng ký trong hợp đồng. Đề tài đã hoàn tất các kết quả nghiên cứu bao gồm: Bài báo, báo cáo khoa học, quy trình công nghệ, kết quả phân tích đo đạc đáp ứng yêu cầu.

Đề tài đã đóng góp cho sự phát triển công nghệ anten MIMO. Đóng góp một kiến trúc mới về công nghệ phát triển anten MIMO. Đóng góp một phương pháp tạo dạng đa búp sóng trên cơ sở lý thuyết hệ thống. Đối với đội ngũ cán bộ giảng dạy và nghiên cứu khoa học trong nước, đề tài này cũng là một cơ hội để phát triển kỹ năng nghiên cứu và triển khai các đề tài mới, công nghệ mới mang tính thời sự cao.

Đồng thời đề tài cũng là cơ hội để chủ nhiệm đề tài và các thành viên tham gia nâng cao khả năng tổ chức và triển khai những công việc mang tính hệ thống, yêu cầu sự phối kết hợp chặt chẽ giữa nhiều cá nhân, nhiều bên đối tác.

Sản phẩm của đề tài có khả năng ứng dụng cao vào nhiều lĩnh vực. Bao gồm:

- Các nhà sản xuất, thương mại anten và các thiết bị hạ tầng viễn thông trong nước như Viettel Technologies, VNPT, Tập đoàn ACE Hàn Quốc (cơ sở tại Bắc Ninh) sản xuất anten…

- Các công ty phát triển dịch vụ giá trị gia tăng trên hệ 4G thử nghiệm chất lượng phục vụ.

- Đội sản xuất thi công, điều hành các hệ thống BTS cho các nhà khai thác mạng viễn thông.

- Các hệ thống liên lạc.

- Trong lĩnh vực giao thông thông minh: Transit, ITS, các tuyến bus nhanh, tàu điện cao tốc (thông tin và số liệu tốc độ cao phục vụ điều hành).

- Trung tâm cứu hộ khẩn cấp trong các thiên tai; Các thiết bị liên lạc phục vụ an ninh công cộng (public safety), quân sự…

Kiến nghị Bộ Khoa học Công nghệ có phương án đưa sản phẩm của đề tài ra ứng dụng thực tiễn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17992/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)