Định hướng tới 6G

Cho tới nay, các thế hệ công nghệ vô tuyến đang tuân theo chu kỳ vòng đời mười năm. Sơ đồ dưới đây thể hiện một phiên bản đơn giản hóa của một vòng đời công nghệ tiêu biểu.

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 phát triển 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 trong Phiên bản 21. 

Hiện nay, 3GPP đang phát triển Phiên bản 18 sau khi đã hoàn thành Phiên bản 17 vào tháng Ba. Nếu tiến độ tiếp tục được duy trì với nhịp độ hiện tại, việc phát triển Phiên bản 20 sẽ bắt đầu sớm nhất vào năm 2024. 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 trên hệ thống mạng. Như vậy, các dự án trình diễn 6G sớm nhất có thể được thực hiện vào năm 2016.   

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

Đó là lý do chúng ta nên định 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

Có 4 xu hướng cần quan tâm trong 6G - 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 các kiến trúc mạng mới. 

Các công nghệ phổ tần mới: 6G sẽ mở rộng sang các băng tần dưới THz (sub-THz), 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 6 GHz và thị trường sẽ tiếp tục các hoạt động đổi mới sáng tạo như chúng ta đã được chứng kiến trong các băng FR2. Hiện nay, đang có các hoạt động nghiên cứu đáng kể nhằm khám phá băng tần "trung-cao" nằm giữa 10 và 24 GHz.

Một sự thật hiển nhiên rằng độ tăng ích hiệu suất phổ tần trong suốt 20 năm qua không có nhiều cải thiện, do đó 6G sẽ tiếp tục phát triển các kỹ thuật đa đầu vào đa đầu ra (MIMO), chẳng hạn kỹ thuật MIMO phân tán hay MIMO siêu lớn để giải quyết vấn đề này.

Các mạng AI và ML: Trí tuệ nhân tạo (AI), đặc biệt dưới dạng học máy (ML) đã được ứng dụng trong các hệ thống 5G, hỗ trợ thiết kế các đầu cuối tần số vô tuyến (RF), trợ giúp mã hóa trước MIMO, thậm chí hỗ trợ quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến (RAN). Các hoạt động này vẫn sẽ tiếp tục, nhưng 6G còn 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). Nhờ đó, chúng ta có thể có lớp vật lý PHY năng động, chẳng hạn có thể thay đổi kỹ thuật điều chế và mã hóa theo điều kiện kênh. Công nghệ AI và ML còn có thể hỗ trợ điều phối đồng bộ mạng.

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

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 các 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: Quá trình phi tập trung hóa và đám mây hóa mạng RAN do xu hướng Open RAN thúc đẩy sẽ tiếp tục diễn ra trong 6G. Nhưng những cấu trúc liên kết mạng (network topologies) khác, mặc dù ít phổ biến hơn (và không quá mới) cũng đang được đưa vào 6G. Chẳng hạn, tiêu chuẩn mạng vệ tinh (NTN) đã đạt được rất nhiều tiến bộ trong Phiên bản 17, nhưng chưa được triển khai. Các công bố của Apple, bao gồm tính năng nhắn tin khẩn cấp qua vệ tinh của các dòng iPhone mới nhất và hợp tác giữa T-Mobile và Starlink là những chỉ báo rõ ràng cho thấy các mạng vệ tinh NTN là tính năng được trông đợi và có thể sẽ được tiếp tục đầu tư trong tương lai.

NTN là một trong những ví dụ rõ ràng nhất về một công nghệ được khởi phát trong 5G nhưng giờ đây dần trở thành công nghệ giống 6G. Hiện nay, chưa thể phân biệt tách bạch công nghệ nào sẽ là 5G và công nghệ nào sẽ là 6G, nhưng điều đó không thực sự quan trọng. Các tiêu chuẩn vô tuyến, phương án sử dụng và công nghệ đã và đang phát triển từ khi được sáng chế và sẽ tiếp tục phát triển.

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

6G: Lý do để trông đợi

Các lợi ích và tiến bộ xã hội mà thế hệ công nghệ thông tin liên lạc này mang lại là những yếu tố khiến chúng ta hào hứng. Mỗi tiêu chuẩn thông tin liên lạc mới, mặc dù không dễ dự báo trong giai đoạn đầu, thường có những phương cách làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sống, làm việc và tương tác. 6G cũng sẽ như vậy.

Giới thiệu về tác giả

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

 Theo tạp chí Điện tử & Ứng dụng