5 công nghệ then chốt đưa mạng 6G đạt độ trễ 0,1ms và độ tin cậy gần như tuyệt đối

Khi 5G chưa phủ khắp mọi ngõ ngách, cuộc đua xây dựng nền tảng kỹ thuật cho 6G đã âm thầm bắt đầu. Tạp chí Bưu điện Thiết kế Kỹ thuật (Trung Quốc) số tháng 2/2026 công bố nghiên cứu của nhóm kỹ sư Zhang Xiaohong, Wang Sen, Zhu Yue và Zhang Bin thuộc Công ty Tư vấn Thiết kế Công nghệ Thông tin Trung Quốc (CITDCI), chỉ ra các ứng dụng tương lai đòi hỏi mạng 6G phải đạt độ trễ đầu cuối dưới 0,5ms và độ tin cậy lên tới 99,99999%, những ngưỡng mà kiến trúc giao thức 5G hiện tại không thể đáp ứng. Nhóm nghiên cứu đề xuất 5 hướng công nghệ then chốt mở ra lộ trình kỹ thuật cho thế hệ mạng tiếp theo.

Nghiên cứu cho biết, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) xác định sáu tầm nhìn chiến lược cho 6G, trong đó truyền thông siêu tin cậy độ trễ thấp (HRLLC - Hyper Reliable and Low-Latency Communication) là một trong những yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi nhất. Mục tiêu HRLLC là đạt độ trễ không khí xuống còn 0,1ms và độ tin cậy truyền dẫn đạt 99,99999%, tức là cứ 10 triệu gói tin mới được phép mất hoặc sai một gói. So với ngưỡng 99,9999% mà 5G uRLLC phiên bản Rel-16 đạt được sau nhiều năm cải tiến, 6G HRLLC đặt ra tiêu chuẩn cao hơn một bậc cường độ về cả hai chỉ số quan trọng nhất.

Để hình dung cụ thể tiêu chuẩn đó đòi hỏi đến đâu, chỉ cần đặt cạnh những gì 5G NR đang làm được. Phiên bản Rel-15 hỗ trợ độ trễ không khí ở mức mili giây và độ tin cậy 99,999%, sau đó Rel-16 và Rel-17 nâng lên 0,5 đến 1ms cùng độ tin cậy 99,9999%. Như vậy, 6G HRLLC đặt ra mục tiêu cao hơn 5G ít nhất một bậc cường độ về cả hai chỉ số quan trọng nhất.

Ba nhóm ứng dụng quyết định yêu cầu mạng 6G

Nghiên cứu phân tích ba nhóm ứng dụng thực tiễn để làm rõ tại sao 6G phải đạt được những con số kỹ thuật đó.

Nhóm thứ nhất là kiểm soát và cộng tác máy móc. Trong môi trường nhà máy thông minh, nông nghiệp thông minh hay y tế từ xa, các hệ thống cần phối hợp theo thời gian thực giữa người, máy, vật liệu và môi trường. Điển hình nhất là ca phẫu thuật từ xa: bác sĩ đội mũ thực tế mở rộng (XR), điều khiển cánh tay robot qua mạng và theo dõi tiến trình phẫu thuật theo thời gian thực. Kịch bản này đòi hỏi tốc độ dữ liệu đạt mức Gbit/s, độ trễ đầu cuối dưới 0,5ms, độ tin cậy 99,99999% và độ giật (jitter) ở mức micro giây.

Chỉ tiêu yêu cầu mạng cho các kịch bản ứng dụng điển hình của 6G HRLLC. Nguồn: c114

Nhóm thứ hai là xe tự lái và phương tiện không người lái. Để xe tự hành và máy bay không người lái hoạt động an toàn trong môi trường quy mô lớn mà không cần can thiệp của con người, mạng phải đảm bảo độ trễ đầu cuối nhỏ hơn 1ms, tốc độ Gbit/s và độ tin cậy ở ngưỡng 99,99999%.

Nhóm thứ ba là lưới điện thông minh. Hệ thống bảo vệ vi sai lưới điện phân phối và giám sát thiết bị truyền tải điện yêu cầu mạng phản ứng tức thời khi sự cố xảy ra. Tốc độ dữ liệu trong ngưỡng 10 đến 2.000 Mbit/s, độ trễ từ 1 đến 10ms và độ tin cậy trên 99,999% là những chỉ tiêu tối thiểu nhóm này cần.

Tại sao 5G không thể đáp ứng dù đã được tối ưu liên tục?

Nghiên cứu nhận định 5G uRLLC thực chất là phiên bản tăng cường của 5G eMBB, nghĩa là nó chia sẻ cùng một kiến trúc giao thức từ lớp vật lý, lớp MAC, lớp PDCP cho đến lớp RRC. Đây là giới hạn mang tính cấu trúc, không thể giải quyết bằng tối ưu hóa từng phần.

Cụ thể hơn, khi mạng chạy cả dịch vụ eMBB lẫn uRLLC trên cùng hạ tầng giao thức, những đánh đổi tất yếu xảy ra. Muốn giảm trễ và tăng độ tin cậy cho uRLLC, hệ thống phải hy sinh tốc độ và hiệu quả phổ tần. Đồng thời, thiết kế dư thừa nhằm phục vụ nhiều loại hình dịch vụ cùng lúc khiến độ phức tạp và chi phí triển khai tăng không cần thiết. Kết quả là 5G không tối ưu hoàn toàn cho bất kỳ lĩnh vực ứng dụng nào, từ công nghiệp, xe kết nối đến lưới điện.

Trước thực trạng đó, nhóm tác giả đề xuất triển khai song song hai hướng nghiên cứu. Hướng thứ nhất là tinh giản và tăng cường kỹ thuật 5G uRLLC hiện có, loại bỏ những thiết kế dư thừa không cần thiết cho các kịch bản HRLLC. Hướng thứ hai là kết hợp công nghệ mới của 6G, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo (AI) và truyền thông tích hợp cảm biến, để thiết kế lại giao diện không khí 6G theo hướng định hướng kịch bản thay vì thiết kế đa năng như 5G.

Thông điệp xuyên suốt của nhóm nghiên cứu là 6G HRLLC cần tư duy "có chọn lọc" thay vì "bao quát", trong đó mạng 6G phải cho phép lựa chọn linh hoạt phương thức truy cập, tập hợp chức năng mạng và vị trí triển khai theo từng kịch bản cụ thể.

5 công nghệ then chốt đưa mạng 6G

Trên cơ sở phân tích song song hai lộ trình kỹ thuật, nhóm tác giả đề xuất năm hướng công nghệ ứng viên cụ thể, mỗi hướng tập trung xử lý một vướng mắc kỹ thuật nhất định mà kiến trúc 5G hiện tại chưa tháo gỡ được.

Thứ nhất, dơn giản hóa quá trình truy cập ban đầu: Khác với 5G vốn phải hỗ trợ nhiều băng tần, cấu hình khe thời gian, khoảng cách sóng mang và quét chùm tia, 6G HRLLC nên thiết kế một mô đun truy cập ban đầu xác định với tập tần số hạn chế và khối tín hiệu đồng bộ đã được đơn giản hóa. Quá trình truy cập ngẫu nhiên có thể kế thừa thiết kế kênh truy cập ngẫu nhiên 2 bước của 5G, qua đó rút ngắn thời gian đồng bộ hóa đường lên.

Ví dụ phương án tăng cường truyền lặp PUSCH. Nguồn: c114

Thứ hai, tăng cường truyền lặp kênh chia sẻ vật lý: Trong 5G, truyền lặp PUSCH và PDSCH chỉ hoạt động trên liên tục các khe thời gian của một sóng mang duy nhất. Khi khe thời gian rơi vào vị trí không khả dụng do cấu hình TDD, truyền dẫn bị hủy hoặc trì hoãn, làm tổn hại đồng thời cả độ trễ lẫn độ tin cậy. Với hệ thống tổng hợp sóng mang 6G, nơi các sóng mang khác nhau có cấu hình TDD khác nhau, cơ chế chuyển đổi PUSCH và PDSCH giữa các sóng mang theo các khe thời gian liên tục khả dụng sẽ đảm bảo cả hai chỉ số. Theo kết quả phân tích trong nghiên cứu, với điều kiện cần ít nhất 3 lần truyền lặp PUSCH để giải mã thành công, phương án này có thể rút ngắn độ trễ thêm 3 khe thời gian so với cơ chế 5G hiện tại.

Ví dụ lập lịch thông minh dựa trên AI. Nguồn: c114

Thứ ba, công nghệ song công toàn phần giảm trễ: Chế độ TDD trong 5G gây ra hàng loạt bài toán trễ liên quan đến phản hồi HARQ-ACK và truyền lặp lớp vật lý. Rel-17 đã xử lý một phần qua cơ chế chuyển đổi sóng mang PUCCH trong cấu hình tổng hợp sóng mang, nhưng điều này lại làm tăng độ phức tạp cho cả trạm gốc lẫn thiết bị đầu cuối. Công nghệ song công toàn phần trong 6G cho phép trạm gốc phân bổ tài nguyên đường lên và đường xuống linh hoạt hơn trong miền thời gian, tối ưu hóa cơ chế lập lịch, phản hồi HARQ và quy trình truyền lại. Một nghiên cứu được dẫn chiếu trong bài cho thấy, ở khoảng cách sóng mang 30 kHz và khoảng thời gian truyền dẫn bằng 2 ký hiệu OFDM trong điều kiện tải lưu lượng thấp, công nghệ song công toàn phần giảm được 2ms độ trễ mặt phẳng người dùng so với TDD truyền thống.

Thứ tư, lập lịch thông minh với AI: Đây là hướng khai thác triệt để nhất tiềm năng AI nội sinh trong 6G. Trạm gốc có thể dùng AI dự đoán nhu cầu lập lịch của thiết bị đầu cuối, cho phép một DCI đơn lẻ đồng thời lập lịch cả truyền dẫn đường lên lẫn đường xuống thay vì hai DCI riêng biệt như cách làm của 5G, qua đó rút ngắn trễ lập lịch và truyền dẫn. AI cũng hỗ trợ giảm độ phức tạp dò tìm mù PDCCH bằng cách cung cấp thông tin phụ trợ về DCI thứ hai ngay trong DCI thứ nhất. Ngoài ra, AI dự đoán thời điểm đến và khối lượng dữ liệu của từng dịch vụ để thực hiện cấp phát tài nguyên thời tần phù hợp, giảm tín hiệu điều khiển động và hạn chế xung đột tài nguyên giữa các người dùng có độ ưu tiên khác nhau, vốn là vấn đề 5G xử lý bằng các cơ chế chiếm quyền đường xuống và ghép đường lên phức tạp.

Ví dụ phương pháp giảm độ phức tạp dò mù PDCCH nhờ hỗ trợ AI. Nguồn: c114

Thứ năm, truyền thông tích hợp cảm biến hỗ trợ độ tin cậy cao: Khác với giai đoạn 5G-A khi mạng chỉ cung cấp dịch vụ cảm biến trên hạ tầng liên lạc có sẵn, 6G tích hợp khả năng cảm biến như một thuộc tính nội sinh của mạng. Thông tin vật lý thu được từ cảm biến ngoài mạng như khoảng cách truyền thông, trạng thái kênh, mức độ nhiễu và thông tin dịch vụ từ cảm biến nội mạng như tốc độ, trễ, yêu cầu độ tin cậy sẽ giúp mạng tự động điều chỉnh chiến lược lập lịch, sơ đồ điều chế mã hóa và cấu hình truyền dẫn. Một nghiên cứu được trích dẫn cho thấy sử dụng thông tin cảm biến thu từ tín hiệu tích hợp truyền thông-cảm biến làm thông tin tiên nghiệm giúp nâng cao hiệu suất ước lượng kênh và tăng cường độ tin cậy truyền dẫn so với kỹ thuật ước lượng kênh truyền thống.

Công nghệ 5G đã đáp ứng được phần lớn kỳ vọng đặt ra hiện nay, nhưng kiến trúc giao thức xây dựng theo hướng đa năng lại trở thành điểm nghẽn khi mạng phải đáp ứng những đòi hỏi cực cao về độ trễ và độ tin cậy cho các ứng dụng chuyên biệt. Cả năm hướng kỹ thuật mà nhóm tác giả đề xuất đều chung một định hướng là thiết kế theo kịch bản, tối ưu hóa có chọn lọc và đưa AI vào vai trò điều phối mạng thực chất thay vì xem đó là lớp tính năng gắn thêm từ bên ngoài.

Với Việt Nam, khi các nhà mạng vẫn đang trong giai đoạn mở rộng phủ sóng 5G, những nghiên cứu như thế này đặt ra bài toán về thời điểm và cách thức chuẩn bị hạ tầng kỹ thuật số để đón đầu 6G, đặc biệt trong bối cảnh các ứng dụng công nghiệp, y tế từ xa và giao thông thông minh đang dần hình thành nhu cầu thực.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng