Internet trên tàu hỏa hoạt động như thế nào?

Ngày nay ngày càng nhiều người đi lại bằng tàu hỏa. Một trong những lý do khiến các nhà quản lý thích tàu hơn lái xe là khoảng thời gian họ có thể tận dụng hiệu quả cho công việc, và kết nối internet là một phần không thể thiếu. Trên một số tuyến, chúng ta khó nhớ nổi lúc nào tàu chưa có Wi-Fi, và điều đó dường như là hiển nhiên. Ở nơi khác, dù cố thế nào chúng ta cũng không kết nối được. Vậy internet trên tàu hỏa thực ra hoạt động như thế nào?

MẸO: Quý khách cũng nên đọc bài viết được yêu thích của chúng tôi Internet trên mây

Những bước đầu của internet trên tàu hỏa

Việc đưa internet lên tàu hỏa đã được thảo luận nghiêm túc ở Cộng hòa Séc từ năm 2008. Khi đó, người ta lên kế hoạch thử nghiệm ban đầu, đồng thời bàn về các phương án công nghệ và nguồn kinh phí. Đơn vị chủ chốt trong giai đoạn đầu này là Đường sắt Séc (České dráhy). Tuy nhiên, nhà vận chuyển đầu tiên cung cấp Wi-Fi trên tàu của mình là RegioJet, ngay từ khi bắt đầu hoạt động vào năm 2011. Lần đầu tiên, hành khách có thể kết nối internet trên tuyến từ Praha đến Ostrava.

Cuối cùng, Đường sắt Séc cũng đưa internet lên tàu bằng Wi-Fi trong dự án Pendolino, được khởi công năm 2011. Tháng 7 năm 2012, dịch vụ kết nối được đưa vào các toa hạng nhất của tàu CityPendolino, cũng trên tuyến từ Praha đến Ostrava. Người dùng có thể kết nối qua mạng CDMA hoặc EDGE. Từ tháng 11 năm 2012, hành khách trên cùng tuyến này còn có thể dùng internet trên các đoàn tàu mới của công ty Leo Express.

Tình hình hiện nay (tại thời điểm viết bài)

Các nhà vận chuyển tư nhân đã nhiều năm nay cung cấp kết nối Wi-Fi trên tàu như một dịch vụ tiêu chuẩn, và nay Đường sắt Séc cũng đang theo kịp. Hành khách có thể dùng internet trên khoảng sáu trăm đoàn tàu. Tuy nhiên, ngoài các hành lang chính vẫn còn nhiều tuyến có vùng phủ sóng chưa đủ. Những đoàn tàu có Wi-Fi hiện được Đường sắt Séc đánh dấu trong biểu đồ giờ tàu.

Dịch vụ của cả ba nhà mạng lớn – O2, T-Mobile và Vodafone – đều được sử dụng, cùng với các công nghệ truyền dẫn mà họ cung cấp (LTE, UMTS, GSM, EDGE). Trên tàu, Quý khách có thể sẽ thấy một số trang web bị chặn, chủ yếu là những trang gây tải nặng cho đường truyền (phát video trực tuyến và những thứ tương tự) và các trang có nội dung bị cấm.

Wi-Fi trên tàu hoạt động như thế nào

Hệ thống Wi-Fi trên tàu gồm hạ tầng với các bộ định tuyến LTE, điểm truy cập, ăng-ten và dây cáp. Như minh họa trong Hình 1, bộ định tuyến LTE nhận tín hiệu mạng từ các trạm phát của nhà cung cấp internet và tạo kết nối cho mạng trên tàu. Để phủ sóng rộng nhất có thể, các bộ định tuyến LTE mới cho phép chuyển đổi giữa kết nối của từng nhà mạng. Việc chuyển đổi thường được dùng khi qua biên giới hoặc ở những nơi tín hiệu bị chia cắt và kết nối chập chờn. Các bộ định tuyến LTE cũng có thể được ghép nối tiếp để tăng thông lượng của tín hiệu truyền đi, qua đó tăng khả năng sẵn sàng của dịch vụ. Tuy nhiên, việc này đòi hỏi phải dùng một máy chủ bên ngoài. Các điểm truy cập Wi-Fi được nối với bộ định tuyến và cung cấp internet cho hành khách và nhân viên đoàn tàu; chúng cũng có thể được ghép nối tiếp. Sau đó, nhiều ăng-ten Wi-Fi sẽ đưa kết nối đến khắp các toa tàu.

Hình  1 Sơ đồ kết nối Wi-Fi trên tàu

Mạng Wi-Fi trên tàu có thể được kết nối với các mạng khác nhau mà các nhà mạng cung cấp tại Cộng hòa Séc, tức là mạng 2G, 3G và 4G (từ thế hệ thứ hai đến thứ tư). Ngoài ra còn có thể kết nối các công nghệ khác, chẳng hạn hệ thống giám sát, hệ thống thông tin hành khách hoặc hệ thống đặt chỗ. Trên thị trường có những giải pháp cho phép cấu hình cả tính dự phòng cho hệ thống Wi-Fi trên tàu. Điều này có nghĩa là hai hệ thống được thiết lập để thực hiện cùng một nhiệm vụ. Nếu một hệ thống hỏng, hệ thống kia vẫn có thể tiếp tục nhiệm vụ được giao mà không bị gián đoạn. Vì vậy, nếu mất tín hiệu của một nhà mạng hoặc mạng của nhà mạng đó trở nên không ổn định, toàn bộ kết nối của người dùng có thể được chuyển sang tín hiệu của các nhà cung cấp khác mà không bị ngắt.

Vùng phủ sóng trên các hành lang

Tháng 4 năm 2016, Cơ quan Viễn thông Séc (CTU) đã đo vùng phủ sóng internet trên tàu hỏa. Các phép đo được thực hiện ở dải tần mạng 2G (thế hệ thứ 2) và đặc biệt là 4G (thế hệ thứ 4), bằng một máy phát được điều chỉnh theo từng dải tần. Vùng phủ sóng mạng LTE được đo ở các dải 800 MHz, 1.800 MHz và 2.600 MHz. Phép đo bao gồm các tuyến của cả bốn hành lang vận tải quá cảnh.

Các hành lang vận tải quá cảnh của đường sắt tại Cộng hòa Séc

1. hành lang: Děčín – Praha Holešovice – Pardubice – Brno – Břeclav
2. hành lang: Petrovice u Karviné – Ostrava hl. n. – Břeclav
3. hành lang: Mosty u Jablunkova – Ostrava hl. n. – Přerov – Praha – Plzeň – Cheb
4. hành lang: Děčín – Praha – České Budějovice – Horní Dvořiště

Hình  2: Các hành lang đường sắt chính

Nguồn: https://www.svetandroida.cz/internet-ve-vlaku-201607/

Vùng phủ sóng tín hiệu được đo ở bên ngoài tàu, gọi là phép đo “outdoor”, ở độ cao 4,5 mét so với mặt đất. Vùng phủ sóng bên trong từng loại toa tàu cũng được đo, gọi là phép đo “indoor”, ở độ cao 1,5 m bên trong toa.

Kết quả cho thấy trên mỗi hành lang chỉ có rất ít điểm hoàn toàn không có tín hiệu dữ liệu (đo “outdoor”). Ở hành lang 1, 0,2% tuyến đường không có sóng, ở hành lang 2 là 0,05%, ở hành lang 3 là 0,06%, còn hành lang 4 đạt kết quả tốt nhất, chỉ 0,01% không có sóng.

Các phép đo cũng cho thấy trong nhiều trường hợp vùng phủ sóng bị chia cắt, các đoạn có sóng và không có sóng xen kẽ nhau rất nhanh. Hành khách cũng cảm nhận vùng phủ sóng thấp hơn so với số đo, điều này thể hiện ở thời gian các thiết bị cần để kết nối.

Cấu tạo của toa tàu và mức độ cho sóng điện từ xuyên qua ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng kết nối bên trong tàu. Vì vậy, ngoài bên ngoài, người ta còn đo cả bên trong các toa. Giữa các loại toa có sự khác biệt rất lớn. Nhìn chung, các toa cũ cho tín hiệu xuyên qua tốt hơn các toa mới hoặc đã được hiện đại hóa, vốn làm suy giảm tín hiệu.

Bảng 1 trình bày tổng quan vùng phủ sóng trên cả bốn hành lang của các nhà mạng O2, T-Mobile và Vodafone, cho cả phép đo “outdoor” và “indoor”. Vùng phủ sóng cũng được chia theo từng loại mạng. GSM (Global System for Mobile Communications), mạng thế hệ thứ 2, có vùng phủ sóng rộng nhất. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu của nó rất thấp và gần như không dùng được. Tốc độ tải lên và tải xuống chỉ vào khoảng 9,6 kbps. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) là mạng thế hệ thứ 3. Mạng này cho phép sử dụng internet đầy đủ, kể cả tệp đính kèm email lớn hơn và Skype. Tốc độ tải xuống lên tới 2 Mbps và tải lên 100–150 kbps. Tuy nhiên, ở Cộng hòa Séc vùng phủ sóng của nó tương đối nhỏ, chủ yếu ở các thành phố cấp tỉnh. LTE (Long Term Evolution) nằm ở ranh giới giữa thế hệ thứ 3 và thứ 4, còn LTE-Advanced là mạng thế hệ thứ 4 thực thụ. Tại Cộng hòa Séc, tốc độ tải xuống của LTE có thể đạt tới 150 Mbps và tốc độ tải lên 50 Mbps.

Như Quý khách thấy, hành lang 2 (Petrovice u Karviné – Ostrava hl. n. – Břeclav) có vùng phủ sóng LTE kém nhất, trung bình phủ được 50% tuyến, trong khi hành lang 4 (Děčín – Praha – České Budějovice – Horní Dvořiště) đạt kết quả tốt nhất, trung bình phủ được 75%. Chúng ta muốn biết hành khách có thực sự kết nối được trên tàu hay không, nên hãy xem các phép đo “indoor”.

Bảng 1: Vùng phủ sóng của các hành lang đường sắt

Nguồn: https://www.ctu.cz/mereni-pokryti-zeleznice

Theo nghĩa vụ đã quy định, đến mùa xuân năm 2019, các nhà mạng phải phủ tín hiệu LTE ít nhất 50% chiều dài các hành lang đường sắt. Hai năm sau, tức là năm 2021, các hành lang phải được phủ sóng trên toàn bộ chiều dài. Nghĩa vụ được xem là hoàn thành nếu nhà mạng đảm bảo xác suất kết nối bên trong tàu là 75% khi không có ăng-ten ngoài, và 85% khi dùng ăng-ten ngoài. Tuy nhiên, việc đo được tín hiệu đủ mạnh không có nghĩa là hành khách trên tàu thực sự kết nối được (ngay cả khi tàu có đủ thông lượng). “Các phép đo cho đến nay cho thấy một số nhà mạng đã hoàn thành nghĩa vụ trước thời hạn. Nhưng nếu không hoàn thành trong thời hạn quy định, CTU có thể đi đến mức thu hồi quyền sử dụng tần số”, phát ngôn viên của CTU, Mgr. Martin Drtina, cho biết.

Vì vậy, dù vùng phủ sóng hành lang đường sắt được cho là sẽ đạt 100% vào năm 2021, việc truy cập mạng dữ liệu di động của hành khách, do tín hiệu bị suy giảm trong các toa tàu, nếu không có thêm biện pháp kỹ thuật thì vẫn sẽ bị hạn chế. Do đó cần đảm bảo bằng cách, chẳng hạn, dùng bộ lặp tín hiệu (bộ lặp có thể thu tín hiệu ngay cả ở những nơi điểm truy cập (AP) chính không với tới. Nó nhận tín hiệu từ AP rồi phát lại vào không gian, tức là lặp lại sóng phát) hoặc tạo ra các picocell bên trong toa tàu. (Picocell cung cấp vùng phủ sóng dữ liệu di động trên một khu vực rộng hơn. Chúng được dùng ở những nơi có đông người muốn kết nối Wi-Fi, chẳng hạn nhà ga hoặc trung tâm thương mại.)

Internet trên tàu hỏa ở nước ngoài

Ngồi lên tàu, mở laptop và làm việc hai tiếng nhờ Wi-Fi miễn phí. Khung cảnh này, vốn rất bình thường ở Cộng hòa Séc, lại không thường thấy ở các nước láng giềng gần nhất của chúng ta. Ở Đức, internet chỉ có trên các tuyến ICE của Deutsche Bahn và phải trả thêm phí. Ở Áo, hành khách chỉ được kết nối miễn phí trên những đoàn tàu RailJet hiện đại nhất, vốn chỉ chạy trên một vài tuyến. Các tàu nội địa và quốc tế khác đều không có Wi-Fi. Tình hình tương tự ở Ba Lan, nơi chỉ có tàu Express InterCity, chạy giữa các thành phố lớn và sang các nước khác, mới có Wi-Fi. Slovakia làm tốt hơn: công ty Železničná spoločnosť cung cấp kết nối trên các toa tàu của mình từ năm 2013 và, giống như ČD, đang đều đặn tăng số đoàn tàu có Wi-Fi. Nếu đi xa hơn một chút về phía tây, Pháp là một ví dụ tốt: theo thông tin hiện có, từ cuối năm 2016 kết nối Wi-Fi sẽ có trên tất cả các đoàn tàu.

Tác giả: Johana Nádvorníková

Cập nhật ngày 19 tháng 2 năm 2024