Định hướng tới 6G

Các thế hệ công nghệ vô tuyến hiện đang tuân theo chu kỳ vòng đời mười năm. Một phiên bản cô đọng của một vòng đời công nghệ tiêu biểu được hiển thị trong sơ đồ dưới đây.

Mô tả sơ đồ công nghệ theo chu kỳ 10 năm.

Trong tổ chức tiêu chuẩn 3rd Generation Partnership Project (3GPP) - Có bảy đơn vị phát triển tiêu chuẩn viễn thông chịu trách nhiệm tạo ra các giao thức dành cho viễn thông di động; các yêu cầu đối với 6G sẽ được thu thập trong thời gian phát triển Phiên bản 19. Các hạng mục nghiên cứu đầu tiên dành cho 6G đang được thảo luận để đưa vào Phiên bản 20, và như vậy, những hạng mục tiêu chuẩn đầu tiên của 6G sẽ có sẵn trong Phiên bản 21. 

Sau khi hoàn thành Phiên bản 17 vào tháng 3, 3GPP hiện đang phát triển Phiên bản 18. Việc phát triển Phiên bản 20 sẽ bắt đầu sớm nhất vào năm 2024 nếu tiến độ tiếp tục như hiện tại. Một phiên bản tiêu chuẩn 3GPP tiêu biểu thường cần từ 12 đến 18 tháng để hoàn thành và cần thêm 12 đến 18 tháng nữa để đưa vào ứng dụng hệ thống mạng. Do đó, các dự án trình diễn 6G sớm nhất có thể được hoàn thành vào năm 2016.   

Các xu hướng nghiên cứu và công nghệ đối với 6G đang rõ ràng hơn nhiều so với các thế hệ trước trong cùng giai đoạn vòng đời, mặc dù phải mất 6 năm nữa mới có tiêu chuẩn.

Đó là lý do tại sao chúng ta nên đặt mục tiêu hướng tới 6G.

6G sẽ là cuộc cách mạng vượt xa những gì chúng ta đã thấy trước đây.

6G: Các Xu Hướng Cần Quan Tâm

Các công nghệ phổ tần mới, trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML), ứng dụng rộng rãi công nghệ bản sao song sinh số (digital twins) và kiến trúc mạng mới là 4 xu hướng cần được xem xét trong 6G. 

Các công nghệ phổ tần mới: 6G sẽ mở rộng sang các băng tần dưới THz (sub-THz) và tạo ra các ứng dụng mới như liên kết thông tin liên lạc và cảm biến. 6G sẽ tiếp tục sử dụng phổ tần dưới 6GHz và thị trường sẽ tiếp tục các hoạt động đổi mới sáng tạo như chúng ta đã thấy trong các băng FR2. Hiện nay, đang có một số nghiên cứu đáng kể nhằm tìm kiếm băng tần "trung-cao" nằm giữa 10 và 24 GHz.

Không có nhiều cải thiện về hiệu suất phổ tần trong 20 năm qua, vì vậy 6G sẽ tiếp tục phát triển các kỹ thuật đa đầu vào đa đầu ra (MIMO), chẳng hạn như kỹ thuật MIMO phân tán hoặc MIMO siêu lớn, để giải quyết vấn đề này.

Các mạng AI và ML: Các hệ thống 5G đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), đặc biệt dưới dạng học máy (ML), để hỗ trợ thiết kế các đầu cuối tần số vô tuyến (RF), mã hóa trước MIMO và thậm chí quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến (RAN). Mặc dù các hoạt động này vẫn đang diễn ra, nhưng 6G đã tạo cơ hội để chúng ta sử dụng ML không chỉ để tối ưu hóa mà còn để tạo ra toàn bộ lớp vật lý (PHY). Do đó, chúng ta có thể có lớp vật lý PHY năng động, chẳng hạn như có thể thay đổi phương pháp điều chế và mã hóa kênh. Điều phối đồng bộ mạng có thể được hỗ trợ bởi công nghệ AI và ML.

Các công nghệ này có thể phân tích các khuôn mẫu để xác định liệu có thể tắt bớt các trạm hoặc bổ sung thêm tài nguyên để hỗ trợ các tình huống lưu lượng lớn như sự kiện thể thao hay không. Khả năng AI có thể phát hiện bất thường trong các bộ dữ liệu lớn cũng có thể được sử dụng để cải thiện thậm chí các ứng dụng bảo mật.

Bản sao song sinh số: Hình thức mô phỏng hiện đại, tiên tiến này cung cấp môi trường số với độ trung thực cao để kiểm thử các tính năng mới, giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình triển khai phần mềm, thậm chí phần cứng, trên các mạng đang cung cấp dịch vụ. 

Các kiến trúc mạng mới: Trong 6G, xu hướng Open RAN sẽ tiếp tục thúc đẩy quá trình phi tập trung hóa và đám mây hóa mạng RAN. Tuy nhiên, 6G cũng đang nhận được các cấu trúc liên kết mạng (network topologies) khác ít được sử dụng hơn (và không quá mới). Chẳng hạn, tiêu chuẩn mạng vệ tinh (NTN) đã đạt được rất nhiều tiến bộ trong Phiên bản 17, nhưng nó chưa được triển khai. Các công bố của Apple, bao gồm tính năng gửi tin khẩn cấp qua vệ tinh của các dòng iPhone mới nhất và hợp tác giữa T-Mobile và Starlink là những dấu hiệu rõ ràng rằng các mạng vệ tinh NTN đang được xem xét và có thể sẽ được đầu tư trong tương lai.

Một trong những ví dụ rõ ràng nhất về công nghệ được khởi phát trong 5G nhưng phát triển thành công nghệ giống như 6G hiện nay là NTN. Mặc dù điều đó không thực sự quan trọng vào thời điểm này, nhưng vẫn chưa thể xác định công nghệ nào sẽ là 5G và công nghệ nào sẽ là 6G. Kể từ khi được tạo ra và sẽ tiếp tục phát triển, các tiêu chuẩn vô tuyến, phương án sử dụng và công nghệ đã và đang phát triển.

Mặc dù 6G mang đến cho chúng ta cơ hội tốt để vượt qua yêu cầu tương thích ngược và tạo ra các sản phẩm dịch vụ đổi mới sáng tạo, nhưng sẽ không chính xác nếu cho rằng có ranh giới rõ ràng giữa 5G và 6G. 6G sẽ là một cuộc cách mạng vượt xa những gì chúng ta đã thấy trước đây và sẽ vừa là quá trình tiến hóa của các công việc được bắt đầu với 5G.

6G: Những lý do để chờ đợi

Chúng ta hào hứng về các lợi ích và tiến bộ xã hội mà thế hệ công nghệ thông tin liên lạc này mang lại. Mặc dù không dễ dự báo trong giai đoạn đầu, mỗi tiêu chuẩn thông tin liên lạc mới thường có những phương cách làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sống, làm việc và tương tác. Điều tương tự sẽ xảy ra với 6G.

Giới thiệu về tác giả

Các dự án 6G và các dự án tăng trưởng liên quan, như điện toán lượng tử, được Tiến sĩ Giampaolo Tardioli dẫn dắt. Giampaolo bắt đầu làm việc cho Hewlett-Packard từ năm 1998 với tư cách là kỹ sư đo kiểm và trong 20 năm qua, ông đã đảm nhận các vị trí quản lý quan trọng ở cấp phòng ban và bộ phận kinh doanh trong các lĩnh vực quy hoạch, nghiên cứu phát triển, chất lượng và vận hành. Ông có bằng Thạc sĩ Điện tử của Đại học Universita' Politecnica delle Marche, Ý, và bằng Tiến sĩ Điện từ tính toán của Đại học University of Victoria, Canada.

 Theo tạp chí Điện tử & Ứng dụng

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống