5G viết tắt của từ 5th Generation, thế hệ thứ 5 của mạng di động, sau công nghệ 4G. Mục tiêu của mạng 5G là tốc độ dữ liệu lớn hơn, giảm độ trễ, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí, nâng cao dung lượng hệ thống, và khả năng kết nối đa thiết bị. Tốc độ của mạng 5G được đặt chuẩn lên đến 10 Gbps, hoặc có thể lên đến 20 Gbps. Về độ trễ, 5G sẽ có thời gian phản hồi dưới 1 ms, so với khoảng 30 đến 70 ms của mạng 4G. Với 5G, người dùng có thể tải về một bộ phim chất lượng cao trong chưa đến 1 giây, công việc mà sẽ mất 10 phút với mạng 4G.

Giới thiệu chung về mạng 5G

5G sẽ là công nghệ mạng của tương lai với tốc độ gấp 10 lần 4G, độ trễ cực thấp nhưng cũng có những nhược điểm riêng. Thời điểm của công nghệ 5G đã đến. Dường như người tiêu dùng cũng đã sẵn sàng đón nhận. Từ các nhà mạng, công ty sản xuất smartphone đến công ty sản xuất chip đều mong muốn nhanh chóng đưa 5G vào kinh doanh.

(Nguồn Internet)

Một cách chung nhất, có thể nói 5G là công nghệ mạng dùng tần số vô tuyến cao hơn để mang đến tốc độ truyền tải tốt hơn, độ trễ thấp hơn và kết nối nhiều thiết bị hơn.

Đây là điều quan trọng, không chỉ đối với ngành công nghiệp mà cả lĩnh vực Internet vạn vật (IoT), xe hơi tự lái và đô thị thông minh. 5G hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị hơn trong cùng một thời điểm. Điều này rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay, khi ngày càng có nhiều thiết bị được trang bị kết nối không dây.

Các kỹ thuật then chốt của mạng di động 5G

Mạng 5G hoạt động như thế nào?

5G sẽ sử dụng sóng milimét (Millimetre wave). Sóng milimét đại diện cho phổ tín hiệu RF giữa các tần số 20GHz và 300GHz với bước sóng từ 1~15mm, nhưng xét về khía cạnh mạng vô tuyến và các thiết bị thông tin, tên gọi sóng milimét tương ứng với các dải tần 24GHz, 38GHz, 60GHz và gần đây, các dải tần 70GHz, 80 GHz cũng đã được sử dụng công cộng cho mục đích thiết lập mạng và truyền thông vô tuyến. Những dải tần này được tận dụng thì có thể cải thiện rất nhiều tốc độ và băng thông không dây.

Hiện thời, gần như không có dữ liệu nào truyền trên mốc 24GHz, bởi những bước sóng này có xu hướng sử dụng ở tầm gần, hoạt động với khoảng cách ngắn hơn. Ví dụ, mạng 4G LTE của AT&T hiện thời hoạt động ở dải tần 700MHz, 850MHz, 1,9GHz và 2,1GHz.

Thay vì những trạm cơ sở trên mặt đất đang được sử dụng bởi mạng 2G, 3G và 4G, có thể mạng 5G sẽ sử dụng các trạm HAPS (High Altitude Stratospheric Platform Stations). Về cơ bản, các trạm HAPS là những chiếc máy bay treo lơ lửng ở một vị trí cố định trong khoảng cách từ 17km~22km so với mặt đất và hoạt động như một vệ tinh. Cách này sẽ giúp đường tín hiệu được thẳng hơn và giảm tình trạng bị cản trở bởi những kiến trúc cao tầng.

Ngoài ra, nhờ độ cao, trạm cơ sở có khả năng bao phủ diện tích rộng lớn; do đó làm giảm, nếu không nói là loại bỏ những vấn đề về diện tích vùng phủ sóng. Thậm chí trên biển, nơi các trạm phát sóng trên đất liền không thể phủ sóng, người ta cũng có thể bắt được tín hiệu 5G.

Một số tiêu chuẩn cho mạng 5G

Tại thời điểm hiện tại, một số tham số đã được xác định làm tiêu chuẩn cho chuẩn IMT-2020 là:
- Tốc độ dữ liệu đỉnh 20Gbit/s, tốc độ người sử dụng 100 Mbit/s
- Dung lượng theo mật độ là 10 Mbits/s/km2
- Số kết nối 106 thiết bị/1km2
- Tốc độ di chuyển 500 km/h
- Độ trễ 1ms
- Hiệu quả sử dụng phổ tần gấp 3 lần 4G
- Hiệu quả sử dụng năng lượng gấp 100 lần

Công nghệ 5G đem lại những gì?

Cloud Computing (điện toán đám mây)

(Nguồn Internet)

Cloud Computing là một công nghệ sử dụng internet và máy chủ từ xa trung tâm để duy trì dữ liệu và các ứng dụng điện toán đám mây. Trong 5G, mạng máy chủ từ xa trung tâm này sẽ lưu trữ nội dung mà chúng ta cung cấp. Điện toán đám mây cho phép người dùng và doanh nghiệp sử dụng các ứng dụng mà không cần cài đặt và truy nhập các tập tin cá nhân ở bất kỳ máy nào có truy cập internet. Điều đó sẽ được sử dụng trong Nanocore, nơi mà người dùng truy cập vào tài khoản riêng của mình thì nhà cung cấp nội dung toàn cầu thông qua Nanocore dưới hình thức của đám mây.

Điện toán đám mây là kỹ thuật mới và duy nhất để truy cập dữ liệu văn bản, ứng dụng, file video, file nhạc,…từ bất kỳ nơi nào mà không cần mang theo bất kỳ thiết bị lưu trữ dữ liệu. Bởi tất cả các thông tin về người sử dụng điện toán đám mây có thể truy cập tất cả các dữ liệu từ bất cứ nơi nào trên thế giới vào bất kỳ lúc nào. Ví dụ như là Gmail, tất cả tài liệu được lưu trữ trên máy chủ Gmail và các quy trình được thực hiện trên đám mây. Người sử dụng cung cấp cho các lệnh sau đó quá trình xảy ra trên máy chủ của Gmail và kết quả được hiển thị trên màn hình.

Sự phát triển của điện toán đám mây cung cấp cho nhà khai thác những cơ hội to lớn. Kể từ khi điện toán đám mây liên kết trên mạng, nó cho thấy tầm quan trong của mạng lưới và thúc đẩy phát triển mạng lưới. Nó cũng đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ an toàn và đáng tin cậy, Người sử dụng điện toán đám mây có thể tránh được chi phí vốn cho các Nanocore, do đó cũng làm giảm chi phí mua cơ sở hạ tầng vật lý bằng cách cho thuê sử dụng từ một nhà cung cấp bên thứ ba.

Các phân đoạn của điện toán đám mây, được chia làm 3 phân đoạn chính như sau:

- Ứng dụng (Applications)

- Nền tảng (Platform)

- Cơ sở hạ tầng (Infrastructure)

Mỗi phân đoạn phục vụ cho các sản phẩm khác nhau phục vụ cho các doanh nghiệp và cá nhân với mục đích ứng dụng khác nhau.

Ứng dụng

Về cơ bản dựa trên yêu cầu dịch vụ phần mềm. Các dịch vụ phần mềm này phải đa dạng, khác nhau và làm thế nào để phần mềm được phân phối cho người dùng cuối.

Nền tảng

Phân đoạn nền tảng của điện toán đám mây đề cập đến các sản phẩm được sử dụng để triển khai internet. Net Suite, Amazon, Google và Microsoft cũng đã phát triển nền tảng cho phép người dùng truy cập các ứng dụng từ máy chủ tập trung. Google, Net Suite, Rack space cloud, Amazon.com là những nền tảng hoạt động .

Cơ sở hạ tầng

Phân đoạn thứ 3 trong điện toán đám mây được gọi là cơ sở hạ tầng và là phần quan trọng. Cơ sở hạ tầng cho phép người sử dụng xây dựng các ứng dụng.

All IP Network

All-IP Network (AIPN) là một sự tiến hóa của hệ thống 3GPP để đáp ứng nhu cầu dịch vụ ngày càng tăng của thị trường viễn thông di động. Nó chủ yếu tập trung vào cải tiến của công nghệ chuyển mạch gói, mạng AIPN cung cấp một sự phát triển liên tục và tối ưu hóa các giải pháp hệ thống nhằm tạo ra một lợi thế cạnh tranh cả về hiệu suất và chi phí. All-IP dựa trên ứng dụng điện thoại di động và các dịch vụ như cổng thông tin điện thoại di động, thương mại di động, chăm sóc sức khỏe, chính phủ, ngân hàng và một số lĩnh vực khác.

Những lợi ích của cấu trúc Flat IP là:

(Nguồn Internet)

- Chi phí truy cập thấp.

- Truy cập liền mạch

- Kinh nghiện người dùng cải thiện

- Giảm độ trễ hệ thống

- Truy cập vô tuyến được tách riêng và phát triển mạng lõi.

Các vấn đề quan trọng của All IP:

(Nguồn Internet)

- Hỗ trợ cho một loạt các hệ thống truy cập khác nhau.

- Khả năng thích ứng và di chuyển từ thiết bị đầu cuối khác.

- Khả năng lựa chọn các hệ thống truy cập thích hợp.

- Cung cấp các dịch vụ ứng dụng tiên tiến.

- Khả năng xử lý hiệu quả và tối ưu.

- Mức độ bảo mật cao.

Nano technology (công nghệ Nano)

(Nguồn Internet)

Công nghệ Nano là việc áp dụng các công nghệ nano để kiểm soát quá trình trên quy mô nanomet, tức là giữa 0.1 và 100 nm. Công nghệ này còn được gọi là công nghệ Nano phân tử (MNT: Molecular Nanotechnology). Công nghệ nano được coi là cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo và các ngành công nghệ viễn thông sẽ được thay đổi hoàn toàn bởi nó trong tương lai. Vì các ứng dụng trong tương lai sẽ yêu cầu bộ nhớ và tính toán điện năng nhiều hơn để cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, mà công nghệ hiện nay không thể giải quyết được những thách thức này. Do vậy công nghệ nano có thể cung cấp các giải pháp hiệu quả cho khả năng tính toán hiệu quả, cảm biến, mở rộng bộ nhớ và tương tác với người máy. Công nghệ nano sẽ có tác động đáng kể trong thiết bị điện thoại di động cũng như mạng lõi như sau:

- Điện thoại di động đã trở thành một thiết bị thông tin liên lạc không thể thiếu trong thế giới công nghệ hiện đại. Công nghệ nano trong thiết bị điện thoại di động giúp cho cảm biến thông minh được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, giao thông vận tải, thông tin liên lạc, y tế, thông tin an toàn.

- Các mạng lõi đòi hỏi tốc độ, công suất cao, đáng tin cậy để tương tác ngày càng nhiều các công nghệ truy cập không đồng nhất. Hiện nay công nghệ nano được sử dụng trong xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP: Digital Signal Processing).

Các đặc trưng của mạng thế hệ thứ 5 (5G)

5G và hệ thống mạng tương lai

Sử dụng kết nối không dây tốc độ cao với điện toán đám mây và các dịch vụ dữ liệu, và các thiết bị kết nối khác, mạng 5G sẽ tạo ra những cải cách mới như xe hơi tự lái với khả năng dò đường thông minh, các thành phố thông minh, các cải tiến chăm sóc sức khỏe và nhiều phát minh khác. Để đáp ứng thách thức về dung lượng và hiệu suất của mạng 5G đòi hỏi phải có các giải pháp nối mạng và thiết kế thiết bị mới.

5G và hội tụ giữa điện toán và truyền thông

5G không chỉ đơn giản là tăng tốc độ và dung lượng mà còn là trí thông minh nhân tạo trong toàn bộ mạng lưới cho phép các thiết bị và hệ thống mạng liên lạc với nhau hiệu quả hơn, truyền dữ liệu và các thông tin âm thanh, hình ảnh nhanh hơn và có thể chia sẻ tài nguyên điện toán. Các thiết bị và hệ thống mạng cần phải hoạt động cùng nhau để tạo ra trí tuệ phục vụ thông minh.

Thiết bị và các bộ cảm biến sẽ càng ngày càng nhỏ và thông minh hơn

Các thiết bị sẽ thay đổi về kích thước, hình dáng, chức năng và khả năng điện toán trên con đường tiến đến công nghệ mạng 5G. Các hệ thống mạng và thiết bị cần phải xử lý các kết nối một cách thông minh khi người dùng di chuyển trong, ngoài và giữa các vùng phủ sóng, cũng phải có khả năng hạn chế các tín hiệu gây nhiễu từ các điện thoại di động ngay bên cạnh.

Hệ thống mạng và thiết bị sẽ đảm nhận vai trò to lớn hơn trong việc chia sẻ các thông tin về ngữ cảnh, tạo ra cơ hội và phát triển các ứng dụng thế hệ mới trong video, lướt web, chơi game và các ứng dụng tích hợp trên nền tảng đám mây.

5G và việc xây dựng một hệ thống mạng cho tương lai

Hệ thống mạng càng ngày phải càng linh hoạt, hiệu quả và có khả năng mở rộng để đáp ứng sự gia tăng nhanh chóng về mặt số lượng và chủng loại của các thiết bị kết nối mạng trong thời đại Internet của vạn vật (Internet of Things), kể cả các thiết bị công nghệ đeo trên người và các dịch vụ đem lại cho người dùng trải nghiệm 3D như thật. Điều này đòi hỏi một mạng lưới không dây rộng lớn và hiệu quả cao hơn.

5G sẽ hoạt động trên những thiết bị nào?

(Nguồn Internet)

Mạng di động 5G mới sẽ chỉ hoạt động với những thiết bị có trang bị ăng ten cùng các mordem cấu hình mạng mới. Và chắc chắn người dùng Việt Nam sẽ phải sắm cho mình chiếc di động mới để sử dụng được 5G vì hiện tại trên thị trường chưa có sản phẩm smartphone nào được trang bị 5G, tốc độ mạng cao nhất hiện tại mới chỉ ở mức 4G mà thôi.

Motorola là công ty đầu tiên tung ra smartphone có khả năng hỗ trợ mạng 5G, nhưng lại phải thông qua một phụ kiện mở rộng có tên 5G Moto Mod dành cho chiếc Moto Z3.

Điện thoại 5G thực sự đầu tiên có lẽ là thiết bị đến từ Samsung với việc họ đã nhiệt tình giới thiệu trong sự kiện của Qualcomm. Chipset Snapdragon 855 sẽ hỗ trợ kết nối 5G với modem 5G X50, tuy nhiên các nhà sản xuất được phép chọn phiên bản có tích hợp modem này hay không.

Một vấn đề đối với phần cứng của kết nối 5G là chi phí sản xuất. Mặc dù Qualcomm đã giảm giá thành phiên bản có 5G nhằm gia tăng sức cạnh tranh của Snapdragon 855, nhưng người dùng vẫn phải trả thêm một chi phí đáng kể.

Được biết, trong năm 2019, các nhà sản xuất lớn như Samsung, Huawei sẽ cho ra mắt những smartphone hỗ trợ mạng 5G, cũng có một vài tin đồn iPhone 2019 cũng sẽ được trang bị công nghệ này. Tại Việt Nam, nhà mạng Viettel cũng cam kết sẽ phủ sóng toàn quốc mạng di động 5G vào năm 2020.

Những nước nào trên thế giới đã có mạng 5G?

(Nguồn Internet)

Mạng di động thế hệ 5 (5G) siêu nhanh, công nghệ mạng Internet di động mới nhất với tốc độ truyền tải dữ liệu hứa hẹn tăng tốc gấp từ 10-20 lần so với hiện tại đã và đang trong lộ trình triển khai tại nhiều quốc gia trên thế giới. Đây thực sự là một cuộc đua công nghệ mà không quốc gia nào muốn bị rớt lại phía sau.

Hãng nghiên cứu và tư vấn toàn cầu trong lĩnh vực viễn thông Analysys Mason phân loại 3 nhóm nước dẫn đầu về mức độ sẵn sàng triển khai 5G. Trong đó, nhóm quán quân gồm: Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ, Nhật Bản. Nhóm thứ 2 gồm: Đức, Anh, Pháp. Và nhóm thứ 3 gồm: Canada, Nga, Singapore.

Tại Mỹ, hai nhà mạng lớn là Verizon và AT&T đã có kế hoạch triển khai 5G. Tuần đầu của tháng 4/2019, Verizon đã phát 5G ở Mỹ nhưng bị chê về tốc độ và độ bao phủ. Trong khi đó, T-Mobile và Sprint vẫn chưa có kế hoạch gì trong năm nay.

Các thị trường khác như Anh, Australia, Canada và Trung Quốc đều đang tiến hành triển khai 5G theo kế hoạch của riêng mình với tốc độ mạng khác nhau.

Nhìn lại quá trình phát triển của 4G, nhiều khả năng phải sau năm 2020 thì 5G mới cơ bản có mặt trên phạm vi tương đối rộng. Vì vậy dự định ra mắt iPhone hỗ trợ 5G của Apple có thể sẽ đúng thời điểm hơn.

Theo trang Lifewire, những nước đã triển khai 5G trong năm 2018, hoặc thí điểm hoặc một phần gồm: New Zealand (thí điểm tháng 3-2018); Úc (8-2018); Estonia (12-2018); Bồ Đào Nha (12-2018); Ba Lan (12-2018); Ireland (11-2018); Nga (2018); Phần Lan (6-2018); Tây Ban Nha (6-2018); Đức (2018); Singapore (11-2018)…

Các nước dự kiến triển khai 5G trong năm 2019 hoặc 2020 gồm: Oceania (2019); Thụy Điển (2020); Áo (2019); Thụy Sĩ (2019); Ý (2019); Anh (2019); Na Uy (thử nghiệm đầu năm 2017 nhưng dự kiến triển khai năm 2020); Pakistan (2020); Malaysisa (9-2019); Bangladesh (2020); Philippines (2020)…còn tại Việt Nam, Viettel đã lắp đặt trạm phát 5G đầu tiên tại Hà Nội vào đầu tháng 4/2019 và sắp tới sẽ phát thử nghiệm tại Hà Nội và TPHCM.

Công nghệ 5G sẽ phổ biến như là một xu thế không thể thay đổi trên phạm vi toàn cầu. Hiện nay chúng ta chưa khai thác tối đa tốc độ của mạng 4G nhưng 5G không chỉ là bước nhảy vọt về tốc độ mà còn mang đến khả năng kết nối rộng hơn, độ trễ thấp hơn.

Các kế hoạch triển khai 5G đang được thực hiện ráo riết nhưng phải mất thêm vài năm nữa thì công nghệ này mới có thể phổ biến trên phạm vi toàn cầu. Người dùng sẽ được hưởng lợi từ tốc độ kết nối siêu tốc nhưng cũng đối mặt với thực trạng giá bán thiết bị cao hơn và hóa đơn sử dụng dữ liệu di động của họ cũng sẽ tăng theo.

(còn tiếp)