Quy hoạch tần số cho hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao

Cùng với công nghệ đường sắt tốc độ cao, quy hoạch băng tần cho hệ thống thông tin đường sắt có vai trò rất quan trọng.

Sớm có tần số cho hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao

Công nghệ đường sắt tốc độ cao, đường sắt đô thị được bổ sung vào nhóm 10 công nghệ chiến lược quốc gia. Ảnh: hanoimoi

Hệ thống thông tin đường sắt là mạng lưới các thiết bị viễn thông, máy tính và phần mềm giúp điều khiển, giám sát và vận hành tàu hỏa, đóng vai trò như "bộ não" của tuyến đường, bảo đảm tàu chạy an toàn, đúng giờ và hiệu quả.

Nhiều quốc gia quy hoạch băng tần riêng cho đường sắt nhằm bảo đảm độ tin cậy, tính sẵn sàng và an toàn vận hành, đồng thời tạo cơ sở pháp lý cho nghiên cứu, thử nghiệm, triển khai và vận hành hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao (FRMCS).

Đường sắt tốc độ cao bắt buộc được điều hành thông qua hệ thống thông tin vô tuyến, đặt ra vấn đề phải giải quyết bài toán cấp phép tần số như thế nào, quy hoạch ra sao để không gây nhiễu xung đột với các hệ thống hiện hữu.

Theo ông Lương Xuân Trường, Phó Trưởng phòng Chính sách và Quy hoạch tần số (Cục Tần số vô tuyến điện), xu hướng quốc tế hiện nay là dịch chuyển từ công nghệ băng hẹp GSM-R cũ sang các công nghệ băng rộng mới (như FRMCS), có lộ trình chuyển dần từ sau năm 2030. Việc quy hoạch sớm tần số giúp các doanh nghiệp chủ động nghiên cứu, thử nghiệm và sản xuất thiết bị.

Ông Lương Xuân Trường, Phó Trưởng phòng Chính sách và Quy hoạch tần số. Ảnh: Cục Tần số vô tuyến điện

Hiện Bộ Khoa học và Công nghệ đã có bước đi đầu tiên, xây dựng dự thảo Thông tư quy hoạch băng tần cho hệ thống thông tin di động đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam. Dự kiến, thông tư được ban hành trong năm nay.

Trong dự thảo này, Bộ Khoa học và Công nghệ đề xuất hai nhóm băng tần chính là 900 MHz và 1,9 GHz (1900 MHz). Đây là những băng tần đang được quốc tế và nhà sản xuất thiết bị như của châu Âu thử nghiệm ban đầu.

Trong đó, băng tần 900 MHz được quy hoạch theo phương thức FDD (phương thức truyền dẫn song công phát một tần số, thu một tần số phân chia theo thời gian), băng thông 2 × 5,6 MHz (874,4-880 MHz cho đường lên và 919,4-925 MHz cho đường xuống). Băng tần 1900 MHz được quy hoạch theo phương thức TDD với băng thông 10 MHz (1900-1910 MHz) được phân chia thành 2 khối tần số, mỗi khối rộng 5 MHz.

Về phía doanh nghiệp, ông Phạm Duy Học, Giám đốc Kỹ thuật hệ thống, Công ty cổ phần Đầu tư và phát triển đường sắt cao tốc Vinspeed cho biết, VinSpeed hiện đang triển khai 2 dự án tàu điện cao tốc trọng điểm là Hà Nội - Quảng Ninh, có chiều dài 120km, vận tốc thiết kế 350km/h và Bến Thành - Cần Giờ dài 54km, vận tốc thiết kế 350km/h.

Ngoài ra, VinSpeed còn là nhà thầu EPC cho dự án Metro Hà Nội với tổng chiều dài 300km, do vậy, hệ thống thông tin là hạ tầng nền tảng không thể thiếu đối với đường sắt. VinSpeed định hướng chuyển sang tiêu chuẩn FRMCS trên nền tảng 5G để tăng cường độ an toàn và trải nghiệm khách hàng. Hiện nhà thầu Siemens đã đề xuất giải pháp FRMCS cho ba tuyến: Hà Nội - Quảng Ninh, Bến Thành - Cần Giờ và Bắc - Nam.

Chọn băng tần 900 MHz hay 1,9 GHz?

Cục trưởng Cục Tần số vô tuyến điện Lê Văn Tuấn chủ trì cuộc họp về quy hoạch băng tần cho hệ thống thông tin di động đường sắt tốc độ cao. Ảnh: CTS

Theo các chuyên gia, hệ thống thông tin đường sắt đã trải qua nhiều thế hệ phát triển tương ứng với tốc độ chạy tàu. Ở giai đoạn đầu với tốc độ dưới 100km/h, ngành đường sắt sử dụng hệ thống tín hiệu cơ học như đèn hiệu.

Khi tốc độ tăng lên từ 100 đến 200km/h, các hệ thống thông tin analog băng tần 450MHz bắt đầu được áp dụng. Phổ biến nhất hiện nay cho các dải tốc độ cao hơn là công nghệ kỹ thuật số GSM-R, tuy nhiên, GSM-R dựa trên nền tảng 2G đang bộc lộ nhiều hạn chế; công nghệ này sắp bị khai tử, không bảo đảm chất lượng mạng lưới cho nhu cầu hiện đại. Với băng thông hạn chế, GSM-R không thể đáp ứng tốc độ tối đa 350km/h, hay triển khai các dịch vụ mới như camera giám sát sự cố, cảnh báo thiên tai sớm…

Thông tin từ Cục Tần số vô tuyến điện, với băng tần 900 MHz, dải tần từ 920-923 MHz hiện đang được cấp phép phục vụ hệ thống thu phí không dừng (ETC). Còn với băng tần 1900 MHz có thể triển khai sử dụng ngay, nhưng lại nằm giữa 2 băng tần thông tin di động khác (1800 MHz và 2100 MHz) đang được các nhà mạng di động khai thác. Do vậy, nếu triển khai hệ thống thông tin di động đường sắt tốc độ cao có thể phát sinh gây nhiễu. Đây là vấn đề chung mà các quốc gia lựa chọn băng tần 1900 MHz cho hệ thống thông tin di động đường sắt đều gặp phải.

Ông Nguyễn Anh Tuấn, Ban Công nghệ Tập đoàn VNPT. Ảnh: CTS

Về phía các nhà mạng, đại diện Ban Công nghệ - Tập đoàn VNPT, ông Nguyễn Anh Tuấn nhận định, cần thiết ban hành quy hoạch hai băng tần cho hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao, song cơ quan quản lý cũng cần thử nghiệm để đánh giá can nhiễu với hệ thống thu phí không dừng và IMT (5G). Việc thử nghiệm đánh giá can nhiễu là vô cùng quan trọng và hệ thống thông tin cho đường sắt tốc độ cao cần phải bảo đảm an toàn tuyệt đối.

Theo chuyên gia Nguyễn Duy Lâm, Giám đốc sản phẩm cấp cao, Huawei Việt Nam, công nghệ FRMCS - hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao là xu hướng tất yếu của ngành. FRMCS sở hữu băng thông tốt hơn, độ tin cậy cao và khả năng thích ứng hoàn hảo với các ứng dụng kỹ thuật số mới.

Hiện nay, FRMCS chủ yếu dựa trên hai băng tần chính là 900MHz và 1,9GHz. Trong đó, băng tần 1,9GHz đang chiếm ưu thế chủ đạo trên toàn cầu nhờ thừa hưởng hệ sinh thái sẵn có và hiện đang ứng dụng rộng rãi cho LTE (mạng 4G) và sẵn sàng cho 5G.

Từ kinh nghiệm tư vấn triển khai ở một số quốc gia, đại diện Huawei Việt Nam khuyến nghị, với sự vững chắc về khoa học và thực tiễn, băng tần 1,9GHz cùng công nghệ FRMCS chính là lựa chọn tối ưu, sẵn sàng cho hiện tại và tương thích với tương lai 5G, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành đường sắt.

Chuyên gia Nguyễn Duy Lâm, Giám đốc sản phẩm cấp cao Huawei Việt Nam. Ảnh: CTS

Theo đại diện VinSpeed, qua tham vấn với Ericsson, Nokia và các nhà mạng, VinSpeed kiến nghị sử dụng mạng dùng riêng 5G (5G Private) dải tần 1,9 GHz là phương án phù hợp xu thế chung, đảm bảo tính dự phòng cao và dung lượng lớn cho hệ thống thông tin đường sắt tốc độ cao.

Đại diện VinSpeed cũng cho biết, tiến độ dự án đường sắt tốc độ cao đang rất khẩn trương với mục tiêu vận hành thương mại vào tháng 3-2029 và hai mốc chạy thử vào ngày 30-6-2028 và 30-11-2028, do đó, việc kích hoạt quy hoạch tần số cần được thực hiện ngay để phối hợp thiết kế các giao diện kỹ thuật.

Thêm nữa, với đặc thù hệ thống tích hợp phức tạp và địa hình thi công khó khăn, việc sớm có mạng truyền dẫn trục là yếu tố tiên quyết.

Thông tin về quy hoạch băng tần cho hệ thống thông tin di động đường sắt tốc độ cao, ông Lê Văn Tuấn, Cục trưởng Cục Tần số vô tuyến điện cho biết, việc ban hành thông tư quy hoạch cả hai băng tần 900 MHz và 1900 MHz là cần thiết để định hướng rõ ràng, tạo điều kiện cho các doanh nghiệp chủ động nghiên cứu, phát triển, đầu tư thiết bị và đảm bảo an toàn chạy tàu. Đối với các nội dung như phương án phân chia khối băng tần 1900 MHz hay phạm vi áp dụng của quy hoạch, Cục Tần số vô tuyến điện sẽ tiếp tục nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng trên cơ sở ý kiến của các doanh nghiệp và tình hình thực tiễn trước khi hoàn thiện dự thảo thông tư…