Hệ thống GPS đang lâm nguy vì can nhiễu

Hệ thống định vịtoàn cầu GPS do quân đội Hoa Kì phát triển nên từ vài thập niên trước và cho tới nay nó vẫn tiếp tục là một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất tại Hoa Kì.

 Sau đó, nó được áp dụng cho các mục đích dân sự và trong thời điểm hiện tại, GPS đóng vai trò rất to lớn trong nhiều ngành kinh tế quốc dân mũi nhọn có liên quan đến hàng không, vận tải biển, sản xuất xe hơi, … Không những thế, hàng triệu người sử dụng trên toàn hành tinh này cũng rất cần các thông tin GPS trong cuộc sống hàng ngày khi di chuyển, đi lại hoặc làm các công tác nghiên cứu, khoa học.

 

Tuy thế, có một sự thực đáng lo ngại là công nghệ định vị toàn cầu GPS đang bị một công nghệ khác tấn công hàng ngày và đang có xu hướng tăng lên rất nhanh hiện nay và trong tương lai, đó chính là công nghệ truyền tải tín hiệu băng thông rộng. Trong khi các nhà cung cấp dịch vụ băng thông rộng không ngừng tăng quy mô dịch vụ và chất lượng của mình lên, thì vô tình, nó lại làm chất lượng kết nối đến các vệ tinh GPS giảm xuống đáng kể. Đã xảy ra nhiều trường hợp các thiết bị tích hợp cùng lúc GPS và băng thông rộng di động đã không thể cho bất kì kết quả dữ liệu nào do sự đột của cả hai công nghệ trên.

Công nghệ GPS đang đối mặt với những khó khăn mang tính cấp bách khiến ủy ban Truyền thông liên bang Hoa Kì (U. S. Federal Communications Commission – FCC) đã phải ban hành hàng loạt các văn bản để chỉnh đốn lại thể chế hoạt động của các dịch vụ GPS và băng thông rộng di động tại quốc gia này. Nhiều công ty kinh doanh dịch vụ mạng đã bị những rào cản nhất định (từ các văn kiện trên) trong việc phát triển quy mô mạng lưới kết nối Internet không dây của mình. Gần đây nhất, hãng LightSquared và các đối tác đã bị FCC “ngáng đường” trong kế hoạch phát triển mạng lưới Internet, viễn thông và di động 4G-LTE.

Bản án LightSquared

LightSquared là một công ty cung cấp các dịch vụ kết nối Internet tại Hoa Kì, bao gồm các kết nối cáp băng thông rộng trên mặt đất và kết nối không dây tốc độ cao. Ngày 26/01 năm nay, FCC đã không đồng ý cấp phép cho LightSquared mở rộng mạng lưới trạm phát sóng của mình lên 40.000 trạm trong những năm tới (mỗi trạm có công suất 1.500 W) trong kế hoạch nâng cao chất lượng dịch vụ của mình. Theo giải thích của FCC, mạng lưới truyền dẫn kết nối không dây và băng thông rộng của LightSquared hoạt động trên sóng vô tuyến băng tần L có tần số từ 1525 MHz đến 1559 MHz, những băng tần này nằm liền kề với băng tần của hệ thống GPS vốn hoạt động ở tần số từ 1559 MHz – 1610 MHz.

Các chuyên gia đã tiến hành đo cường độ tín hiệu của sóng vô tuyến trên băng tần L của LightSquared rồi so sánh với cường độ tính hiệu của sóng GPS phát ra từ các vệ tinh. Kết quả cho thấy, tín hiệu do LightSquared cung cấp mạnh hơn khoảng 1 tỉ lần so với lần tín hiệu GPS thu được tại cùng một vị trí trên mặt đất. “Đây là một con số đáng báo động” – một chuyên gia trong đoàn khảo sát nhận định. Như vậy, việc tăng cường các máy phát sóng vô tuyến trên tần số 1525 MHz – 1559 MHz của LightSquared chắc chắn sẽ làm nhiễu sóng GPS ở một “mức độ nghiêm trọng chưa từng thấy trong một quy mô lớn không thể tưởng tượng”, người phát ngôn FCC nói trong một thông cáo đến báo chí.

Hiểm họa đáng sợ

Hiện tại, gần như mọi người đều nắm trong tay các thiết bị tích hợp GPS mà nhiều khi chính họ cũng không biết. Trong số những thiết bị này, nhiều nhất có thể kể đến các điện thoại smartphone, máy tính bảng và trong xe hơi, thì mọi dòng xe đời mới đều không thể không có GPS. Các máy bay, xe bus, tên lửa, tàu thuyền, … cũng đều được gắn thiết bị GPS để giúp xác định vị trí cụ thể của chúng trên mặt đất trong quá trình di chuyển. Công nghệ GPS, với đa phần người sử dụng hiện nay đều rất bình thường nhưng thực tế, hệ thống GPS lại cực kì phức tạp và nó chính là một bí mật bất khả tiết lộ của quân đội Hoa Kì – đơn vị chủ quản của GPS.

Về mặt lí thuyết, tín hiệu GPS do các vệ tinh phát ra và luôn luôn có nhiều cách để thu nhận được các tín hiệu này. Điều đó cho thấy sức mạnh của GPS khi dù ở bất kì nơi nào trên trái đất thì các thiết bị GPS vẫn có thể làm việc rất tốt trừ khi chúng là những máy bay đang lao vào trong gió lốc hay tàu thuyền lạc vào mưa bão, … Trong quá khứ, đã có nhiều trường hợp các sóng vô tuyến trong băng L gây tác động lên tín hiệu GPS và các nhà nghiên cứu thường gọi các sóng này là những “người hàng xóm tự nhiên” của GPS. Tuy thế, sự nhiễu này cũng không đáng kể và đôi khi sóng GPS sóng có thể biến mất tạm thời nhưng sẽ nhanh chóng khôi phục lại. Điều đó đã chứng tỏ cho khả năng hoạt động chính xác và tin cậy của GPS trong quân sự và dân sự.

Đầu tư công nghệ

Hiện tại, công nghệ GPS vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu phát triển, các vệ tinh mới với khả năng hoạt động tốt hơn cũng như truyền tín hiệu mạnh hơn đã được phóng lên không gian để tăng cường sức mạnh cho hệ thống GPS. Không những thế, các thiết bị thu sóng cũng được cải thiện hiệu suất cùng với các bộ lọc để ngăn cản tối đa hiện tượng bị nhiễu. Tuy thế, “GPS vẫn chưa sẵn sàng cho người hàng xóm mạnh hơn 1 tỉ lần”, FCC tuyên bố.

Bộ quốc phòng Hoa Kì hiện tại là đơn vị quản lí hệ thống GPS nhưng chính phủ Hoa Kì cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào. Do sự áp đặt của Bộ Quốc phòng Mỹ nhằm chống lại việc đối thủ quân sự dùng tín hiệu GPS chính xác cao, Hoa Kì đã làm giảm tín hiệu GPS nhưng vào năm 2000, tổng thống Clinton đã kí sắc lệnh ngừng việc này. Nguồn kinh phí từ việc cho phép các công ty bên ngoài sử dụng GPS tiếp tục được tái sử dụng cho việc nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ này.

Trong tình hình hiện tại, các rất nhiều ngành kinh tế quốc dân không thể tồn tại hoặc sẽ gặp vô số khó khăn nếu không có GPS. Hàng không là ngành đầu tiên cần đến GPS bởi hệ thống không lưu sẽ gặp trục trặc và các máy bay sẽ đâm vào nhau nếu như phi công không biết mình đang bay theo hướng nào. Các tàu thuyền, nhất là những tàu xuyên đại dương, tàu vận chuyển xuyên lục địa cũng rất cần GPS để dẫn đường lối đi. Ngày nay, nhiều hãng công nghệ như Google, Nokia, BlackBerry, … cũng cung cấp các công cụ hỗ trợ đi đường dựa trên công nghệ dẫn đường đi theo tín hiệu GPS.

Những ràng buộc mới

Theo FCC, hiện tại, để bảo vệ sóng GPS, các hãng công nghệ sẽ phải bị hạn chế trong việc phát triển việc truyền tin ở những tần số hàng xóm của GPS. Tuy thế, về lâu dài đây không phải là một cách làm tối ưu vì sẽ phải bỏ lỡ một nguồn tài nguyên tần số vô tuyến giá trị.

Hiện tại, để giúp sóng GPS có thể thu được một cách rõ ràng và chính xác trên mặt đất, FCC yêu cầu hạn chế sản xuất các điện thoại tích hợp cùng lúc cả hai công nghệ GPS và kết nối không dây băng thông rộng cùng tần số. Như vậy, trong bản án LightSquared thì hãng này hoặc phải sản xuất điện thoại không có GPS nhưng hỗ trợ kết nối không dây ở mọi tần số, kể cả từ 1525 MHz – 1559 MHz. Ngược lại, nếu sản xuất điện thoại có GPS thì sóng không dây phải chuyển qua những tần số khác và xa so với tần số 1559 MHz – 1610 MHz.

Một nghiên cứu cho thấy những trạm phát sóng 1.500W của LightSquared phát ra tiếng ồn lên tới 90dB, tức ồn hơn mọi máy GPS cùng kích thước. Riêng về độ mạnh tín hiệu thì LightSquared sử dụng các kết nối không dây cho độ mạnh hơn 1 tỉ lần so với độ mạnh của tín hiệu GPS. Theo các nhà quan sát thì các điện thoại vệ tinh hoạt động trên băng tần tương đương và nó chắc chắn cũng đã có những ảnh hưởng nghiêm trọng tới các thiết bị GPS ở xung quanh.

Nên nhớ rằng GPS phục vụ cho công nghệ không gian, còn các kết nối không dây lại sử dụng cho công nghệ trên mặt đất, vì thế, một hệ thống khổng lồ các mạng lưới kết nối Internet công nghệ không dây có thể làm ảnh hưởng tiêu cực tới sự di chuyển của xe hơi, máy bay, …

 

 

Thông tin thêm về GPS:
 
Hệ thống định vị toàn cầu GPS của Hoa Kì là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 vệ tinh được Bộ Quốc phòng Hoa Kì đặt trên quỹ đạo không gian. Một vị trí trên mặt đất sẽ tính được tọa độ nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) của vị trí đó trong cùng một thời điểm.
 
Gần như đồng thời với lúc Mỹ phát triển GPS, Liên Xô cũng phát triển một hệ thống tương tự với tên gọi GLONASS. Hiện nay Liên minh Châu Âu đang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên Galileo. Trung Quốc thì phát triển hệ thống định vị toàn cầu của mình mang tên Bắc Đẩu bao gồm 35 vệ tinh.

Theo Tạp Chí Khám Phá Mobile Review (số 50, ra ngày 25/03/2011)