Mạng 5G là gì
Sau thế hệ 4G, 5G là thế hệ tiếp theo của công nghệ truyền thông di động hoạt động ở các băng tần 28, 38 và 60GHz.
Chữ "5G" là chữ viết tắt của 5th Generation (Thế hệ mạng di động thứ năm hoặc hệ thống không dây thứ 5). Công nghệ di động thế hệ thứ tư (4G) được gọi là 5G, được tạo ra để tăng đáng kể tốc độ kết nối mạng Internet di động, độ phủ sóng và độ trễ của mạng di động.
Theo các nhà phát minh, mạng 5G sẽ có tốc độ nhanh hơn khoảng 10 lần so với mạng 4G hiện nay, mang lại nhiều khả năng mới và hấp dẫn hơn. Sau đó, thuộc vào hoàn cảnh và thời gian, xe tự lái có thể đưa ra các quyết định quan trọng. Tính năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà hơn và trôi chảy hơn, khiến chúng ta cảm giác như đang ở trong cùng một mạng nội bộ. Các cơ quan chức năng trong thành phố có thể theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thông, mức độ ô nhiễm và nhu cầu tại các bãi đậu xe để có thể gửi những thông tin này đến những chiếc xe thông minh của mọi người dân theo thời gian thực.
Mạng 5G hoạt động trên tần số vô tuyến cao hơn, đó là điều khiến nó khác với các thế hệ mạng trước đây. Mặc dù tất cả các sóng vô tuyến đều di chuyển với tốc độ như nhau, bước sóng của một tần số cụ thể có tác động trực tiếp đến tốc độ truyền dữ liệu của nó. Nói chung, tần số càng cao thì bước sóng càng ngắn và càng có nhiều băng thông để truyền dữ liệu.
Theo Börje Ekholm, CEO và Chủ tịch hãng sản xuất thiết bị viễn thông Điển Ericsson, "Thế hệ mạng mới này sẽ có tác động tương tự như cách điện, silicon và năng lượng hơi nước đã từng tạo ra trong các cuộc cách mạng công nghiệp trước đây."
Cuộc sống của con người bị thay đổi bởi mạng 5G
Mạng 5G được coi là chìa để chúng ta tiếp cận thế giới Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT), nơi các bộ cảm biến là rất cần thiết để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng và môi trường. Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp vào các thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức, cửa, xe hơi và thiết bị đeo. Tuy nhiên, để cung cấp 5G, các nhà mạng sẽ cần phải tăng cường hạ tầng cơ sở mạng lưới (gọi là trạm gốc). Họ có thể bắt đầu bằng cách sử dụng dải phổ hiện đang bỏ trống. Sóng tín hiệu có tần số đo MHz sẽ tăng tốc lên GHz hoặc thậm chí nhanh hơn. Tần số giao tiếp của điện thoại hiện nay ở dưới mức 3GHz, nhưng mạng 5G sẽ yêu cầu băng tần cao hơn. Để đáp ứng nhu cầu của cả người tiêu dùng và doanh nghiệp, Mạng 5G đã được phát hành vào năm 2020.
Khi các nhà cung cấp internet có kế hoạch khai thác các tần số vượt quá 6GHz, 5G có thể còn nhanh hơn trong vài năm tới. Dải milimet cho bước sóng cực ngắn, chỉ rộng 1–10 mm, là một phần của phổ từ 30GHz đến 300GHz. Trong quá khứ, thiên văn vô tuyến và súng radar đã sử dụng các "sóng milimet" này. Khi chúng ta bắt đầu sử dụng băng thông cực nhanh của sóng milimet, 5G sẽ không còn cảm thấy độ trễ và sẽ mang lại cho bạn rất nhiều lợi ích.
Tuy nhiên, tần số cao hơn sẽ đi kèm với chi phí cao hơn. Các bước sóng ngắn không thể truyền đi khoảng cách xa và dễ bị gián đoạn. Ví dụ, sóng milimet cần một đường truyền thẳng tới thiết bị mà chúng gửi dữ liệu đến và có thể bị chặn bởi các bức tường hoặc thậm chí là mưa. Để khắc phục điều này, cần phải xây dựng nhiều ăng ten hơn để cho phép các thiết bị tiếp cận gần nhau và đủ hiệu quả để thu tín hiệu. Thay vì sử dụng các tháp điện thoại cao sừng sững được chôn vùi trong thành phố, các tần số cao chỉ yêu cầu các ăng ten nhỏ, vì vậy chúng sẽ được tích hợp vào các cột điện và đèn giao thông.
Ngày nay, mạng di động không chỉ cần thiết cho các cuộc gọi điện, mà chúng ta có đủ loại thiết bị cần mạng di động băng thông rộng, chẳng hạn như điện thoại và máy tính bảng kết nối Internet để mọi người có thể làm việc khi ra ngoài, đồng hồ thông minh, camera giám sát cũng cần kết nối Internet... Xu hướng kết nối chắc chắn sẽ còn phát triển trong thời gian tới, đòi hỏi công nghệ mạng di động cần phải cải thiện để đáp ứng nhu cầu đó. Mạng 5G sẽ đáp ứng tốt nhất cho con người, đó là lợi ích cao nhất.
Mạng 5G hỗ trợ số lượng thiết bị kết nối lớn hơn ngoài tốc độ mạng kết nối nhanh hơn, độ phủ sóng mạnh hơn và độ trễ nhỏ hơn. Nếu 4G có thể kết nối 100.000 thiết bị trong phạm vi 1km vuông, thì thế hệ mạng 5G có khả năng xử lý 1 triệu thiết bị kết nối trong 1km vuông.
Trong những năm tới, các tính năng của mạng 5G sẽ hỗ trợ xu hướng "Internet cho vạn vật". Hàng ngàn đồ vật được sử dụng hàng ngày, từ trong nhà đến nơi làm việc hoặc góc phố, đều được kết nối và chia sẻ dữ liệu thông qua một cảm biến. Điều này sẽ được giải quyết bằng mạng 5G với tốc độ nhanh, băng thông rộng, độ bao phủ lớn...
Các sản phẩm, doanh nghiệp và thậm chí tất cả các ngành công nghiệp, từ ô tô tự lái đến trí tuệ nhân tạo, sẽ tiến bộ nhảy vọt nhờ công nghệ kết nối 5G. Theo các chuyên gia, 5G có thể thúc đẩy doanh thu thêm 12 nghìn tỷ USD mỗi năm vào năm 2035. Do đó, không quá ngạc nhiên khi các quốc gia và doanh nghiệp đều đang chạy đua để triển khai mạng 5G.
Hiện Hàn Quốc là quốc gia đầu tiên triển khai 5G trên toàn quốc, trong khi cả Trung Quốc và Mỹ đều đặt mục tiêu đạt được điều tương tự vào cuối năm 2020. Cuối năm nay, có tới 25 thành phố ở Anh sẽ cung cấp 5G, còn Sĩ đang là quốc gia dẫn đầu ở châu Âu khi triển khai mạng 5G tại 227 khu vực.
Mặc dù 5G ban đầu sẽ nhắm vào các doanh nghiệp, nhưng cuối cùng nó sẽ mang lại lợi ích cho tất cả chúng ta. Phản hồi nhanh hơn và dịch vụ tốt hơn cho người tiêu dùng là kết quả của tốc độ nhanh hơn và độ trễ thấp hơn của doanh nghiệp. Tương lai 5G đang đến nhanh hơn chúng ta mong đợi.
Các dự án nghiên cứu và phát triển mạng 5G
Hàn Quốc R & D CNTT đã thành lập chương trình "5G hệ thống thông tin di động dựa trên chùm tia phân chia nhiều truy cập và chuyển tiếp với sự hợp tác nhóm" vào năm 2008.
Đại học Surrey, trung tâm nghiên cứu đầu tiên trên thế giới dành riêng cho điện thoại di động 5G, đã công bố thành lập Trung tâm Đổi mới 5G vào năm 2012.
NYU WIRELESS được thành lập vào năm 2012 với tư cách là một trung tâm nghiên cứu đa ngành tập trung vào nghiên cứu không dây 5G cũng như các lĩnh vực khoa học y tế và máy tính. Quỹ Khoa học Quốc gia và một hội đồng của 10 công ty lớn không dây (tính đến tháng 7 năm 2014), những người phục vụ trong hội đồng quản trị Đại lý công nghiệp của trung tâm, đã tài trợ cho trung tâm này. Theo một nghiên cứu được thực hiện bởi NYU WIRELESS và công bố trên tạp chí đó, tần số sóng milimét sẽ khả thi cho multi-Gigabit mỗi tốc độ dữ liệu thứ hai cho các mạng 5G trong tương lai.
Ủy ban châu Âu đã cam 50.000.000 € cho nghiên cứu vào năm 2012 để cung cấp công nghệ điện thoại di động 5G vào năm 2020, dưới sự lãnh đạo của Neelie Kroes. Trong đó, Dự án Metis 2020 Lưu trữ 2014-04-28 tại Wayback Machine là lái xe của một số công ty viễn thông và nhằm đạt được mức đồng thuận quốc tế rộng rãi về điện thoại di động và hệ thống thông tin liên lạc không dây trong tương lai. Mục tiêu kỹ thuật tổng thể của Metis là cung cấp một khái niệm hệ thống hỗ trợ điện thoại di động hiệu quả hơn hệ thống quang phổ gấp 1000 lần so với các triển khai LTE hiện đang được sử dụng. Ngoài ra, 5GrEEn, một dự án khác đã bắt đầu trong năm 2013 liên quan đến dự án Metis và tập trung vào việc thiết kế mạng 5G Mobile Xanh. Mục tiêu là tạo ra một hướng dẫn cho các định nghĩa của mạng thế hệ mới với sự chăm sóc đặc biệt của năng lượng hiệu quả, tính bền vững và khả năng chi trả các khía cạnh.
Nhà cung cấp thiết bị viễn thông Trung Quốc Huawei đã thông báo vào tháng 11 năm 2013 rằng họ sẽ đầu tư 600 triệu USD cho nghiên cứu công nghệ 5G trong 5 năm tiếp theo. Chủ động nghiên cứu 5G của công ty không bao gồm đầu tư cho công nghệ 5G productize cho các nhà khai thác viễn thông quốc tế.
Ở các vùng nông thôn ở miền bắc Hà Lan, Huawei và Ericsson đang thử nghiệm các công nghệ liên quan đến 5G vào năm 2015.
Hàng loạt dự án đã được khởi động vào tháng 7 năm 2015:
Các dự án của Châu Âu METIS-II và 5GNORMA: Dự án METIS-II, dựa trên dự án METIS thành công, sẽ phát triển thiết kế mạng 5G và cung cấp các công cụ kỹ thuật cần thiết để tích hợp và sử dụng hiệu quả các công nghệ và thành phần 5G hiện đang được phát triển. METIS-II cũng sẽ cung cấp khuôn khổ hợp tác 5G trong khuôn khổ 5G-PPP để đánh giá chung các khái niệm mạng 5G và chuẩn bị hành động phối hợp cho các cơ quan quản lý và tiêu chuẩn hóa. Mặt khác, mục tiêu chính của 5G là tạo ra kiến trúc mạng di động 5G mới, thích nghi và mang tính tương lai. Kiến trúc này cho phép tạo ra mức độ tuỳ biến mạng chưa từng thấy, đảm bảo các yêu cầu về an ninh, chi phí và năng lượng nghiêm ngặt, cũng như cung cấp sự mở cửa kiến trúc theo API, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế thông qua đổi mới hàng đầu. Người chơi hàng đầu trong hệ sinh thái di động nhằm mục đích củng cố vị trí dẫn đầu của châu Âu trong 5G với 5G.
Dự án nghiên cứu của châu Âu MmMAGIC sẽ tạo ra các ý tưởng mới về công nghệ truy cập vô tuyến di động (RAT) cho việc triển khai băng tần mmwave. Đây là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái đa tạp của 5G và sẽ được sử dụng làm nền tảng cho tiêu chuẩn hóa toàn cầu. Dự án sẽ cho phép các dịch vụ băng thông rộng di động cực nhanh cho người sử dụng di động, hỗ trợ stream UHD/ 3D, các ứng dụng sâu sắc và các dịch vụ đám mây cực nhạy. Để giải quyết những thách thức cụ thể của việc truyền sóng di động sóng mm, một phương thức liên lạc vô tuyến mới, bao gồm các chức năng quản lý mạng mới và các thành phần kiến trúc, sẽ được phát triển theo hướng dẫn của KPI PPP của PPG và khai thác việc sử dụng các kỹ thuật và hợp tác mới. Mục tiêu của dự án là tăng cường khả năng cạnh tranh của châu Âu và mở đường cho một người châu Âu bắt đầu theo tiêu chuẩn 5G. Tập đoàn này bao gồm các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lớn, các nhà khai thác lớn của châu Âu, các viện nghiên cứu hàng đầu, các nhà cung cấp thiết bị đo lường và một SME. Samsung điều phối và dẫn dắt mmMAGIC. Trong khi Intel, Fraunhofer HHI, Nokia, Huawei và Samsung dẫn dắt một trong năm gói công việc kỹ thuật của dự án, Ericsson đóng vai trò là người quản lý kỹ thuật.
Dự án Xhaul là một thành phần của Dự án Hợp tác Công-Tư 5G của H2020 ở Châu Âu (5G PPP). Xhaul sẽ tạo ra một giải pháp mạng vận chuyển 5G hiệu quả có thể chia sẻ hiệu quả với chi phí thấp bằng cách kết hợp các phân đoạn mạng và backhaul của mạng. Mạng lưới vận chuyển này sẽ kết nối linh hoạt các chức năng truy cập vô tuyến và các chức năng mạng lõi 5G được lưu trữ trên các nút đám mây trong mạng. Mặc dù sự đa dạng công nghệ ngày càng tăng, Xhaul rất đơn giản hóa hoạt động mạng. Do đó, nó sẽ cho phép tối ưu hóa toàn bộ Hệ thống Chất lượng Dịch vụ (QoS) và sử dụng năng lượng cũng như phát triển các ứng dụng nhận thức mạng. Liên minh Xhaul bao gồm 21 đối tác, bao gồm các nhà cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực viễn thông, các nhà khai thác, các công ty IT, các doanh nghiệp vừa và nhỏ và các tổ chức giáo dục.
Dự án nghiên cứu 5G của Châu Âu Flex5Gware: Mục tiêu của Flex5Gware là cung cấp các nền phần cứng có khả năng cấu hình lại cao (HW) cùng với các nền tảng phần mềm HW-agnostic (SW) nhắm đến các yếu tố và thiết bị mạng và có tính đến năng lực gia tăng, giảm tiêu hao năng lượng, khả năng mở rộng và khả năng module hóa, sự chuyển đổi mượt mà từ hệ thống không dây di động 4G xuống 5G. Điều này cho phép các nền tảng 5G HW/SW có thể thực hiện các yêu cầu tăng trưởng theo cấp số liệu di động lên gấp 1000 lần, cùng với sự đa dạng của ứng dụng (từ tỷ lệ bit/điện năng thấp cho M2M đến độ tương phản và độ phân giải cao của ứng dụng).
Dự án SUPERFUIDITY: Dự án Hợp tác Công tư nhân-Công tư nhân của H2020 (5G PPP) của Châu Âu, do CNIT dẫn đầu, đã được bắt đầu. Các công ty viễn thông và CNTT cho tổng cộng 18 đối tác được kết hợp vào tổ hợp SUPERFLUIDITY. Trong vật lý, siêu chảy (superfluidity) là một trạng thái trong đó vật chất hoạt động như chất lỏng và độ nhờn bằng 0. Dự án SUPERFLUIDITY nhằm mục đích đạt được sự siêu lỏng trên Internet bằng cách cung cấp khả năng nhanh chóng chuyển đổi dịch vụ, khởi chạy chúng ở bất cứ đâu trong mạng (mạng lõi, tập hợp, mạng biên) và chuyển chúng đến các vị trí khác nhau. Dự án giải quyết những thiếu sót quan trọng trong các mạng lưới hiện nay: thời gian cung cấp dài, với việc cung cấp dự phòng lãng phí nhằm đáp ứng nhu cầu thay đổi; dựa vào các thiết bị phần cứng và chi phí không hiệu quả; phức tạp nảy sinh từ ba dạng không đồng nhất: giao thông và các nguồn không đồng nhất; các dịch vụ và nhu cầu không đồng nhất; và các công nghệ truy cập không đồng nhất, với các thành phần mạng của nhiều nhà cung cấp. SUPERFLUIDITY sẽ cung cấp một khái niệm hội tụ 5G dựa trên đám mây, cho phép các trường hợp sử dụng sáng tạo ở mảng di động, tăng cường các mô hình kinh doanh mới, giảm chi phí đầu tư và hoạt động.
Mạng thử nghiệm 5G đầu tiên được triển khai ở Oulu, Phần Lan, vào năm 2016. Đây là một cơ sở nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm mạng 5G trong thực tế và được đặt tại các cơ sở của VTT và Đại học Oulu. Nó đã tạo ra một nền tảng năng động và không đồng nhất để tạo và thử nghiệm các ứng dụng, dịch vụ, thuật toán, công nghệ và hệ thống mới.
Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin Trung Quốc đã thông báo vào tháng 9 năm 2016 rằng các thử nghiệm 5G Giai đoạn 5 của Chính phủ về các công nghệ không dây quan trọng cho các mạng 5G trong tương lai đã được hoàn thành với kết quả khả quan. Bảy công ty đã tham gia vào các thử nghiệm, được tiến hành trên 100 thành phố và bao gồm Datang Telecom, Ericsson, Huawei, Intel, Nokia Shanghai Bell, Samsung và ZTE. Bước tiếp theo trong quá trình phát triển công nghệ 5G liên quan đến thử nghiệm đang được tiến hành, với kế hoạch triển khai thương mại vào năm 2022 hoặc 2023. Vào tháng 4 năm 2017, Huawei đã thông báo rằng họ đã tiến hành thành công 5G với tốc độ lên đến 70 Gbit/s trong môi trường phòng thí nghiệm có kiểm soát ở Na Uy. Mỗi người dùng có thể sử dụng tốc độ tốc độ 20 Gbit/s của MIMO đa người dùng băng tần E. Dải E hỗ trợ cải thiện trải nghiệm người dùng băng thông rộng di động nâng cao (eMBB) dưới dạng một dải tần số bổ sung.
SLT (Sri Lanka Telecom) và Huawei Technologies đã kết thúc thành công cuộc thử nghiệm toàn diện đầu tiên của Nam Á về công nghệ Pre-5G LTE Advanced Pro vào tháng 6 năm 2017, đặt nền móng cho công nghệ băng thông rộng sắp tới. Họ đã sử dụng công nghệ Advanced Carrier Aggregation Technology, cho phép nhiều nhà khai thác LTE sử dụng đồng thời và do đó tăng lượng dữ liệu tổng thể. Trong băng tần TD-LTE 2500 MHz, sử dụng công nghệ này, SLT đã đạt được tốc độ đường xuống 855,9 Mbit/giây. Họ cũng đạt được độ trễ là 5,5 mili giây, tương đương 15 miligiây giây đối với các mạng hiện tại của LTE.
Công nghệ truy cập không dây cố định 5G lần đầu tiên được thử nghiệm ở trung tâm London vào tháng 7 năm 2017 bởi Samsung và Arqiva. Hệ thống đã thiết lập thành công một liên kết mmWave hai chiều ổn định với tốc độ đường xuống khoảng 1 Gb/s tại CPE mặc dù có khoảng cách liên kết lên tới vài trăm mét. Hơn 25 kênh truyền hình UHD 4K có thể được truy cập đồng thời.
Ba nhà mạng quan trọng nhất ở Việt Nam, Viettel, VinaPhone và MobiFone, đã được cấp phép và chỉ được triển khai thử nghiệm thương mại 5G từ cuối năm 2020 tại hai thành phố lớn của Việt Nam: Hà Nội và TP.HCM. Trước khi mạng di động 5G chính thức được cấp phép, thử nghiệm 5G là cơ hội để các nhà mạng có thể phát triển mô hình kinh doanh phù hợp với chi phí, dự kiến giá cả và chi phí tài nguyên. Việt Nam là một trong những quốc gia đi đầu trên thế giới về việc triển khai mạng 5G. Mạng 5G thương mại mới được triển khai ở hai thành phố quan trọng là Hà Nội và TP. HCM do vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm. Cụ thể như sau:
Viettel:
Bộ TT&TT đã cấp phép thử nghiệm thương mại 5G cho nhà mạng Viettel tại Hà Nội. Ba quận Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng và Ba Đình là ba quận thuộc địa bàn của Viettel có các tuyến phố chính được phủ sóng thử nghiệm 5G. Viettel sẽ lắp đặt tổng cộng 100 trạm thu phát sóng 5G trong khu vực thử nghiệm. Trong đó, có 85 trạm của Ericsson (Thụy Điển) và 15 trạm 5G do Make in Vietnam sản xuất.
VNPT-VinaPhone:
Đây là nhà mạng đã được cấp phép thử nghiệm thương mại mạng 5G ở hai thành phố quan trọng là Hà Nội và TP.HCM. Vùng phủ sóng 5G của VinaPhone sẽ bao gồm các tuyến phố thuộc quận Hoàn Kiếm và quận Hai Bà Trưng, với các địa điểm quen thuộc như khu vực xung quanh Hồ Gươm, Nhà hát Lớn, Nhà thờ Lớn, phố Tràng Tiền, Lý Thường Kiệt, Trần Hưng Đạo, Quang Trung,... Quận 1 (khu vực vườn hoa Nguyễn Huệ, bến Bạch Đằng, nhà thờ Đức Bà, đường Đồng Khởi,...) và Quận 3 (đường Paster, Hồ Con Rùa, Nhà văn hóa Thanh Niên,...) Tại TP.HCM: Vùng phủ sóng của mạng VinaPhone là ở quận 1 (khu vực Bãi biển Nguyễn Huệ, Bãi biển Đồng Khởi,...
MobiFone:
Bộ TT&TT đã cấp giấy phép thử nghiệm thương mại 5G cho nhà mạng MobiFone ở khu vực TP.HCM. Theo giấy phép này, MobiFone sẽ tiến hành thử nghiệm 5G thương mại tại Quận 1. Khoảng 50 trạm 5G đã được lắp đặt bởi nhà mạng này. Người dùng MobiFone hiện có thể truy cập mạng 5G tại 80 Đường Bến Nghé (phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM) và một vài tuyến phố gần khu vực nhà thờ Đức Bà. Tại các khu vực khác của Quận 1, nhà mạng này sẽ triển khai thử nghiệm mạng 5G.
Theo Tạp chí Điện tử
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống