Mạng 5G là gì và nó sẽ làm thay đổi cuộc sống như thế nào?

Mạng 5G là gì

5G là thế hệ tiếp theo của công nghệ truyền thông di động sau thế hệ 4G, hoạt động ở các băng tần 28, 38, và 60 GHz.
Chữ “5G” là viết tắt của 5th Generation (Thế hệ mạng di động thứ 5 hoặc hệ thống không dây thứ 5). 5G là thế hệ tiếp theo của công nghệ di động thế hệ thứ 4 (4G), được thiết kế để cải thiện 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, giúp mở ra nhiều khả năng mới và hấp dẫn. Lúc đó, xe tự lái có thể đưa ra những quyết định quan trọng tùy theo thời gian và hoàn cảnh. Tính năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà và trôi chảy hơn, làm cho chúng ta cảm thấy 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, do đó có thể gửi những thông tin này đến những chiếc xe thông minh của mọi người dân theo thời gian thực.

Điều làm cho mạng 5G khác với các thế hệ mạng trước đây là nó hoạt động trên tần số vô tuyến cao hơn. Trong khi tất cả các sóng vô tuyến truyền với tốc độ như nhau, bước sóng của một tần số cụ thể ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền dữ liệu của nó. Theo nguyên tắc chung, tần số càng cao thì bước sóng càng ngắn và càng có nhiều băng thông để gửi thông tin.

Theo Börje Ekholm, CEO và Chủ tịch hãng sản xuất thiết bị viễn thông Thụy Điển Ericsson từng tuyên bố: “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.

Mạng 5G làm thay đổi cuộc sống của con người

Mạng 5G được xem là chìa khóa để chúng ta đi vào thế giới Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT), trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ 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 khỏe, khóa 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 khai thác dải phổ hiện còn trống. Sóng tín hiệu với tần số đo MHz sẽ được nâng cao lên thành GHz hay thậm chí nhanh hơn. Tần số giao tiếp của điện thoại hiện nay ở dưới mức 3 GHz nhưng mạng 5G sẽ yêu cầu những băng tần cao hơn. Mạng 5G được tung ra vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và người tiêu dùng.

Trong vài năm tới, 5G có thể còn nhanh hơn nữa, khi các nhà cung cấp internet có kế hoạch khai thác các tần số vượt quá 6GHz. Một phần của phổ từ 30GHz đến 300GHz được gọi là dải milimet cho bước sóng cực ngắn, chỉ rộng 1-10mm. Những thứ gọi là “sóng milimet” này đã được sử dụng cho thiên văn vô tuyến và súng radar trong quá khứ. 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. Các bước sóng ngắn không thể truyền đi khoảng cách xa và dễ bị gián đoạn. Cụ thể là 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 các thiết bị luôn gần nhau, đủ để thu tín hiệu. Tuy nhiên, các tần số cao hơn chỉ cần các ăng ten nhỏ, vì vậy, thay vì sử dụng các tháp điện thoại cao sừng sững trong thành phố, các thiết bị phát sóng sẽ được tích hợp vào các cột điện và đèn giao thông.

Ngày nay, mạng di động không chỉ để phục vụ các cuộc gọi điện, mà chúng ta có đủ loại thiết bị cần mạng di động băng thông rộng: smartphone 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. Đó chính là lợi ích cao nhất mà mạng 5G sẽ đáp ứng cho con người.

Không chỉ có tốc độ mạng kết nối nhanh hơn, độ phủ sóng lớn và độ trễ nhỏ hơn, mạng 5G còn hỗ trợ số lượng thiết bị kết nối lớn 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 được 1 triệu thiết bị kết nối trong 1km vuông.

Những tính năng của mạng 5G sẽ giúp đáp ứng được xu thế của “Internet cho vạn vật” trong những năm tiếp theo. Hàng ngàn đồ vật hàng ngày, từ trong nhà đến nơi làm việc hay góc phố đều được gắn cảm biến để kết nối và chia sẻ dữ liệu. Mạng 5G với các ưu điểm về tốc độ nhanh, băng thông rộng, độ bao phủ lớn… sẽ giúp đáp ứng được điều này.

Công nghệ kết nối 5G sẽ dẫn đến những bước tiến nhảy vọt cho các sản phẩm, doanh nghiệp và ngay cả các ngành công nghiệp, từ ô tô tự lái đến trí tuệ nhân tạo…. Các chuyên gia cho rằng 5G có thể thúc đẩy thêm 12 nghìn tỷ USD doanh thu hằng năm vào năm 2035. Do vậy, không quá ngạc nhiên khi các quốc gia cũng như các công ty đều đang chạy đua để triển khai mạng 5G.

Hiện Hàn Quốc đang là quốc gia đầu tiên triển khai 5G trên toàn quốc, trong khi đó cả Trung Quốc và Mỹ đều đặt mục tiêu đạt được điều tương tự vào cuối năm 2020. Có tới 25 thành phố ở Anh sẽ cung cấp 5G vào cuối năm nay, còn Thụy Sĩ đang là quốc gia dẫn đầu ở châu Âu khi triển khai mạng 5G tại 227 khu vực.

Ban đầu, 5G sẽ nhắm vào các doanh nghiệp, nhưng điều này cuối cùng cũng sẽ mang lại lợi ích cho tất cả chúng ta. Tốc độ nhanh hơn và độ trễ thấp hơn cho doanh nghiệp có nghĩa là phản hồi nhanh hơn và dịch vụ tốt hơn cho người tiêu dùng. Tương lai 5G đang đến nhanh hơn chúng ta mong đợi.

Các dự án nghiên cứu và phát triển mạng 5G

Trong năm 2008, 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" được thành lập Hàn Quốc R & D CNTT.

Trong năm 2012, Chính phủ Anh công bố việc thành lập một Trung tâm Đổi mới 5G tại Đại học Surrey - trung tâm nghiên cứu đầu tiên trên thế giới thiết lập riêng cho nghiên cứu điện thoại di động 5G.

Trong năm 2012, NYU WIRELESS được thành lập như là một trung tâm nghiên cứu đa ngành, tập trung vào nghiên cứu không dây 5G cũng như trong các lĩnh vực khoa học y tế và máy tính. Trung tâm này được tài trợ bởi 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. NYU WIRELESS đã tiến hành và công bố đo kênh đó cho thấy rằng tần số sóng milimet sẽ khả thi cho multi-Gigabit mỗi tốc độ dữ liệu thứ hai cho các mạng 5G trong tương lai.

Trong năm 2012, Ủy ban châu Âu, dưới sự lãnh đạo của Neelie Kroes, cam 50.000.000 € cho nghiên cứu để cung cấp công nghệ điện thoại di động 5G vào năm 2020 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 cỡ quốc tế đồng thuận rộng rãi trên các điện thoại di động và không dây hệ thống thông tin liên lạc toàn cầu trong tương lai. Mục tiêu kỹ thuật tổng thể Metis là để cung cấp một khái niệm hệ thống hỗ trợ điện thoại di động cao hơn 1000 lần hệ thống quang phổ hiệu quả so với các triển khai LTE hiện tại. Ngoài ra, trong năm 2013 dự án khác đã bắt đầu, gọi là 5GrEEn, liên quan đến dự án Metis và tập trung vào việc thiết kế các mạng Xanh 5G Mobile. Ở đây mục tiêu là để xây dựng 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.

Trong tháng 11 năm 2013, nhà cung cấp thiết bị viễn thông Trung Quốc Huawei cho biết sẽ đầu tư 600 triệu USD cho nghiên cứu công nghệ 5G trong năm 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 toàn cầu.

Vào năm 2015, Huawei và Ericsson đang thử nghiệm các công nghệ liên quan đến 5G ở các vùng nông thôn ở miền bắc Hà Lan.
Tháng 7 năm 2015, hàng loạt dự án đã được khởi động:

Các dự án của châu Âu METIS-II và 5GNORMA: dự án METIS-II được xây dựng dựa trên dự án METIS thành công và 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 NORMA là phát triển 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 sự đổi mới hàng đầu. Với 5G NORMA, người chơi hàng đầu trong hệ sinh thái di động nhằm mục đích củng cố vị thế dẫn đầu của châu Âu trong 5G.

Dự án nghiên cứu của châu Âu MmMAGIC: dự án mmMAGIC sẽ phát triển các khái niệm 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 trong 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. 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 thiết kế theo hướng dẫn của KPI PPP của PPG và khai thác việc sử dụng các kỹ thuật mới và hợp tác để tạo cũng như theo các dõi chùm tia để giải quyết những thách thức cụ thể của việc truyền sóng di động sóng mm. Tham vọng của dự án là mở đường cho một người châu Âu bắt đầu theo tiêu chuẩn 5G và tăng cường khả năng cạnh tranh của châu Âu. Tập đoàn này tập hợp các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng lớn, các nhà khai thác lớn của châu Âu, các viện nghiên cứu hàng đầu và các trường đại học, các nhà cung cấp thiết bị đo lường và một SME. mmMAGIC được dẫn dắt và điều phối bởi Samsung. Ericsson đóng vai trò là người quản lý kỹ thuật trong khi Intel, Fraunhofer HHI, Nokia, Huawei và Samsung sẽ dẫn dắt một trong năm gói công việc kỹ thuật của dự án.

IMDEA Networks đã đưa ra dự án Xhaul: là một phần của Dự án Hợp tác Công-Tư 5G của H2020 ở Châu Âu (5G PPP). Xhaul sẽ phát triển một giải pháp mạng vận chuyển 5G hiệu quả, có thể chia sẻ hiệu quả với chi phí thấp 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. Xhaul rất đơn giản hóa hoạt động mạng mặc dù sự đa dạng công nghệ ngày càng gia tăng. Do đó, nó sẽ cho phép tối ưu hoá toàn bộ Hệ thống Chất lượng Dịch vụ (QoS) và sử dụng năng lượng cũng như phát triển ứng dụng nhận thức mạng. Liên minh Xhaul bao gồm 21 đối tác bao gồm các nhà cung cấp hàng đầu trong ngành công nghiệp 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, cũng như khả năng mở rộng và khả năng module hóa, sự chuyển đổi mượt mà từ hệ thống không dây di động 4G lên 5G. Điều này cho phép các nền tảng 5G HW/SW có thể đáp ứng các yêu cầu áp đặt bởi sự tăng trưởng theo cấp số liệu di động tăng lên gấp 1000 lần cùng với sự đa dạng lớn các ứng dụng (từ tỷ lệ bit/điện năng thấp cho M2M đến độ tương phản và độ phân giải cao của các ứng dụng).

Dự án SUPERFUIDITY: là một phần của Dự án Hợp tác Công tư nhân-Công của H2020 (5G PPP) của Châu Âu và do CNIT dẫn đầu đã được bắt đầu. Tổ hợp SUPERFLUIDITY bao gồm các công ty viễn thông và CNTT cho tổng cộng 18 đối tác. 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: khả năng nhanh chóng di chuyển của các dịch vụ, khởi chạy chúng ở bất cứ nơi nào 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 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.

Năm 2016, Mạng thử nghiệm 5G đầu tiên được triển khai ở Oulu, Phần Lan. Đây là một cơ sở cho việc nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm mạng 5G trong thực tế, và nó được đặt tại các cơ sở của VTT và Đại học Oulu. Hoạt động hoàn toàn, nó đã tạo thành một nền tảng năng động và không đồng nhất để phát triển và thử nghiệm các ứng dụng, dịch vụ, thuật toán, công nghệ và hệ thống mới.

Vào tháng 9 năm 2016, Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin Trung Quốc đã thông báo 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. Các thử nghiệm được thực hiện ở 100 thành phố và có sự phối hợp của bảy công ty: 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. Tháng 4 năm 2017 Huawei thông báo rằng họ cùng với Telenor đã tiến hành thử nghiệm thành công 5G với tốc độ lên đến 70 Gbit/s trong môi trường phòng thí nghiệm có kiểm soát ở Na Uy. MIMO đa người dùng băng tần E có thể cung cấp tốc độ tốc độ 20 Gbit/s với mỗi người dùng. Dưới dạng một dải tần số bổ sung, dải E giúp cải thiện trải nghiệm người dùng băng thông rộng di động nâng cao (eMBB).

Tháng 6 năm 2017, SLT (Sri Lanka Telecom), cùng với Huawei Technologies, đã thực hiện thành công cuộc thử nghiệm toàn diện đầu tiên của Nam Á về công nghệ Pre-5G LTE Advanced Pro, 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 có thể sử dụng đồng thời, do đó tăng lượng dữ liệu tổng thể. Sử dụng công nghệ này, SLT đã đạt được tốc độ đường xuống 855,9 Mbit / giây trong băng tần TD-LTE 2500 MHz. Họ cũng đạt được độ trễ là 5,5 mili giây, do đó đánh bại kỷ lục 15 miligiây giây, đó là độ trễ hiện tại cho các mạng hiện tại của LTE.

Tháng 7 năm 2017, Samsung và Arqiva tiến hành thử nghiệm đầu tiên về công nghệ truy cập không dây cố định 5G ở trung tâm London. Mặc dù có khoảng cách liên kết lên tới vài trăm mét, 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. Cho phép stream đồng thời hơn 25 kênh truyền hình UHD 4K.

Tại Việt Nam, từ cuối năm 2020, 3 nhà mạng lớn tại Việt Nam gồm Viettel, VinaPhone, MobiFone đã được cấp phép và triển khai thử nghiệm thương mại 5G tại hai thành phố Hà Nội và TP.HCM. Việc thử nghiệm 5G là cơ hội để các nhà mạng có thể xây dựng mô hình kinh doanh phù hợp, dự kiến mức giá cả, chi phí sử dụng tài nguyên trước khi mạng di động 5G chính thức được cấp phép. Việt Nam thuộc top những quốc gia đi đầu trên thế giới về việc triển khai mạng 5G. Do vẫn còn đang trong giai đoạn vận hành thử nghiệm, mạng 5G thương mại hiện mới chỉ được triển khai tại 2 thành phố lớn là Hà Nội và TP. HCM. Cụ thể như sau:

Viettel:

 Nhà mạng Viettel được Bộ TT&TT cấp phép thử nghiệm thương mại 5G tại Hà Nội. Phạm vi phủ sóng thử nghiệm 5G của Viettel bao gồm các tuyến phố chính thuộc địa bàn 3 quận Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Ba Đình. Tổng cộng sẽ có 100 trạm thu phát sóng 5G được Viettel triển khai tại khu vực thử nghiệm. Trong đó, có 15 trạm 5G là sản phẩm Make in Vietnam và 85 trạm của Ericsson (Thụy Điển).

VNPT-VinaPhone:

 Đây là nhà mạng được cấp phép thử nghiệm thương mại mạng 5G tại 2 thành phố lớn là Hà Nội và TP.HCM. Tại Hà Nội: Vùng phủ sóng 5G của VinaPhone tại Hà Nội 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,... Tại TP.HCM: Vùng phủ sóng của mạng VinaPhone là tại 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,…)

MobiFone:

Nhà mạng MobiFone được Bộ TT&TT cấp phép thử nghiệm thương mại 5G ở khu vực TP.HCM. Theo giấy phép này, MobiFone sẽ triển khai thử nghiệm thương mại 5G tại Quận 1. Nhà mạng này đã hoàn thành xong khâu lắp đặt khoảng 50 trạm 5G. Người dùng MobiFone hiện có thể truy cập mạng 5G tại số 80 Nguyễn Du (phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM) và một vài tuyến phố quanh khu vực nhà thờ Đức Bà. Nhà mạng này sẽ triển khai thử nghiệm mạng 5G tại các khu vực khác của Quận 1.

Theo Tạp chí Điện tử