Một xu hướng đáng chú ý tại Hội nghị di động thế giới (MWC) 2019 diễn ra tại Barcelona, Tây Ban Nha là 5G. Một số công ty, như Qualcomm, thậm chí đã đưa 5G thành một khẩu hiệu tại triển lãm thương mại, tuyên bố rằng “5G is ON” (5G đang ở đây). Tất cả các nhà mạng lớn đều bận rộn việc triển khai 5G. Huawei và Samsung thậm chí còn giới thiệu điện thoại thông minh 5G và thiết bị đầu cuối tại gia đình (CPE).
Các động lực thúc đẩy 5G
Di động băng thông rộng
Sự phát triển của công nghệ mạng di động đã cho phép người dùng trải nghiệm tốc độ dữ liệu nhanh hơn, độ trễ thấp hơn, và đã thúc đẩy việc sử dụng nhanh chóng các dịch vụ, ứng dụng nhiều dữ liệu. Sự gia tăng nhanh chóng về khối lượng dữ liệu được truyền tải bởi các mạng di động được thúc đẩy chủ yếu bởi nhu cầu của người dùng đối với video, công việc và khách hàng chuyển sang sử dụng các dịch vụ đám mây.
Nhiều ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu khác - cả hướng đến người tiêu dùng và doanh nghiệp - đến - doanh nghiệp - cũng đang trên đà phát triển, bao gồm các ứng dụng thực tế ảo và tăng cường, video 3D, HD, 4K và 8K.
Internet vạn vật
Nhu cầu về nhà thông minh, thiết bị đeo, thành phố thông minh, tự động hóa công nghiệp, năng lượng thông minh và xe tự lái đã làm gia tăng yêu cầu cao hơn về số lượng kết nối trên một km2.
Theo Statista, đến năm 2025, sẽ có 75,44 tỷ kết nối. Hai phân khúc chính rõ ràng của IoT là tự động hóa công nghiệp và xe tự lái.
5G là gì?
Theo 3GPP, về mặt kỹ thuật, biểu đồ bên dưới là mạng mục tiêu 5G. Nếu chỉ cần nhớ về 5G, các số liệu chính trong biểu đồ là tốc độ, độ trễ và mật độ kết nối tải lên/xuống (UL/DL). Biểu đồ cũng cho thấy khoảng cách của công nghệ LTE mới nhất (còn gọi là 4,5G).
Công nghệ cho 5G
Massive MIMO cho công suất, năng lượng trên mỗi bit hiệu quả và phạm vi phủ sóng:
Công nghệ massive MIMO là một bước tiến của công nghệ đa anten và được công nhận rộng rãi là một trong những công nghệ mạng 4,5G và 5G quan trọng trong ngành.
MIMO là viết tắt của Multiple-input multiple-output (nhiều đầu ra nhiều đầu vào). Mặc dù liên quan đến nhiều công nghệ, MIMO về cơ bản có thể được rút gọn theo nguyên tắc duy nhất là: một mạng không dây cho phép truyền và nhận nhiều tín hiệu dữ liệu đồng thời trên cùng một kênh radio. Mạng MIMO tiêu chuẩn có xu hướng sử dụng 2 hoặc 4 anten. Mặt khác, Massive MIMO khổng lồ là một hệ thống MIMO có số lượng anten đặc biệt cao.
Trong trường hợp Massive MIMO 64T64R, dung lượng tế bào 5G có thể gấp 97 lần so với tế bào 4G.
Nhờ cải tiến công suất lớn, hiệu suất năng lượng trên mỗi bit có thể tốt hơn tới 50 lần.
Phủ sóng là một vấn đề khác trong triển khai băng C. So với LTE 1,8 GHz hiện tại, không có massive MIMO, 5G sẽ cần ít nhất hai lần số trạm 4G 1,8 GHz để đạt được phạm vi phủ sóng tương tự. Massive MIMO 32T32R có thể giải quyết vấn đề này. Nếu Massive MIMO lớn hơn, chẳng hạn như 64T64R, vùng phủ sóng thậm chí còn tốt hơn LTE 1,8 GHz hiện tại.
Băng thông tần số lớn:
Trong kỷ nguyên 4G, tốc độ truyền tải đang tiến gần đến giới hạn Shannon. Công nghệ giao diện di động, công nghệ kiểm tra và xác minh và các sơ đồ mã hóa chỉ có thể cải thiện tốc độ truyền ở một mức độ nhất định.
Băng thông lớn là một trong những phương pháp hiệu quả nhất trong việc tăng tốc độ truyền 5G. Theo định lý của Shannon: C = Blog2 (1 S/N), trong đó C là tốc độ truyền tối đa trên kênh, B là băng thông của liên kết và S/N là tỷ lệ nhiễu tín hiệu.
Chúng ta có thể thấy rằng băng thông tỷ lệ thuận với tốc độ truyền. Băng thông nhiều hơn có nghĩa là tốc độ truyền cao hơn. Ví dụ, băng tần C 100 MHz cho phép tốc độ truyền gấp 5 lần so với băng tần 20 MHz. Do đó, nên chia phổ thành các phân đoạn băng thông lớn liên tục cho 5G. Ví dụ, 100 MHz cho băng tần C và 800 MHz trở lên đối với sóng milimet.
Trên toàn cầu, băng C là lớp phủ sóng 5G phổ biến nhất cho giai đoạn đầu tiên, 2,6 GHz là lớp thứ hai do Mỹ và Trung Quốc dẫn đầu. Ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương, một phần của băng C được sử dụng cho vệ tinh, do đó, việc xác minh kỹ thuật cần được tiến hành cẩn thận bằng các trạm thử nghiệm trước khi triển khai thương mại toàn quốc. Các khía cạnh khác nhau của thử nghiệm nên được thực hiện để ước tính băng bảo vệ cho các hệ thống vệ tinh, để thiết kế bộ lọc để tránh bất kỳ sự phóng xạ giả nào đến các trạm trái đất.
Ngoài ra, TDD 2,6 GHz của 190 MHz đã được xem như là băng tần triển vọng nếu phổ tần băng C còn lại quá nhỏ sau khi đặt trước băng bảo vệ.
Khuyến nghị cho Việt Nam
Các ứng dụng
5G đã bắt đầu và trong giai đoạn eMBB, tất cả các nhà khai thác đang tìm kiếm các ứng dụng cốt lõi. Trên toàn cầu, đã có các nhà khai thác ở Mỹ, Hàn Quốc, Kuwait cung cấp 5G thương mại.
Thử nghiệm cuộc gọi 5G tại Việt Nam (Ảnh: Mạnh Vỹ)
Nhiều ứng dụng 5G sẽ xuất hiện dần dần, tuy nhiên, trong giai đoạn đầu tiên, chúng ta có thể đặt tên cho những ứng dụng điển hình dưới đây:
Truy cập không dây cố định (FWA):
FWA là dịch vụ tốt nhất trong giai đoạn đầu triển khai 5G cho các tính năng sau:
- Dịch vụ đầy đủ (Kịch bản đa dịch vụ, WTTH, WTTB, WTTE, WTTC)
- Trải nghiệm sợi quang (100 Mbps ~ xGbps, Cải thiện trải nghiệm người dùng)
- Truyền tải nhanh
- Linh hoạt theo yêu cầu (Phân biệt người dùng theo phân cấp cao, trung bình và thấp, Kinh nghiệm kiếm tiền)
- Kết nối không kết nối: ở vùng mật độ dân số thấp hoặc vùng sâu vùng xa, chi phí cho việc triển khai cáp quang rất cao và khó duy trì. Với 5G FWA là sự lựa chọn tốt nhất cho chi phí thấp và thời gian đưa ra thị trường.
Khởi động Cloud X cho các luồng doanh thu mới:
Cloud X cho phép chơi game trên nền tảng đám mây, VR trên đám mây và dịch vụ PC trên nền tảng đám mây thông qua 5G để giúp các nhà mạng mở rộng nguồn doanh thu.
Hiện tại, doanh thu trò chơi video toàn cầu đạt 138 tỷ USD mỗi năm và dự kiến sẽ tăng 10% mỗi năm. Tuy nhiên, do giới hạn sức mạnh xử lý, các trò chơi AAA có chất lượng và trải nghiệm tốt nhất không thể truy cập được vào các thiết bị di động.
Chơi game trên đám mây không chỉ giải quyết các vấn đề trên mà còn cho phép game thủ chơi mọi trò chơi mọi lúc, mọi nơi, với sự chuyển đổi liền mạch giữa các thiết bị.
Chơi game trên đám mây cho đến ngày nay vẫn chưa thấy sự chấp nhận mạnh mẽ, phần lớn là do trải nghiệm người dùng không tối ưu. Nhiều trò chơi trên đám mây được chơi với độ phân giải dưới 720p và độ trễ 100 ms của E2E thường bị vượt qua.
Các cơ hội ứng dụng
Để kích hoạt Internet vạn vật, các nhà mạng đang sử dụng 5G để khai thác các cơ hội kinh doanh mới như sản xuất thông minh, nông nghiệp thông minh, v.v.., Na Uy là một ví dụ.
Na Uy là nơi có 1500 trang trại cá hồi, sản xuất tổng cộng 51% cá hồi trên toàn thế giới. Chính phủ Na Uy hy vọng sẽ tăng gấp đôi số trang trại nuôi cá trong 15 năm, nhưng phải đối mặt với hai thách thức sau:
Thiếu lực lượng lao động có kinh nghiệm: Mỗi trại cá cần từ 3 - 7 người lao động. Chỉ với khoảng 7.500 lao động ở Na Uy, thì không thể hỗ trợ việc mở rộng các trang trại nuôi cá trong tương lai.
Trang trại cá chủ yếu nằm ở vùng biển gần: cho ăn truyền thống gây lãng phí thức ăn cho cá và ô nhiễm biển.
Để giải quyết những vấn đề này, các trang trại cá ở Na Uy đang áp dụng chuyển đổi số để giải quyết các vấn đề trên. Ba giá trị mang lại gồm:
- Chuyển đổi số trang trại cá hỗ trợ cho ăn chính xác, tiết kiệm 10% thức ăn cho cá và giảm ô nhiễm trên biển.
- Bằng cách gửi lại các thông tin được thu thập thông qua 5G đến trung tâm O&M tập trung, nó sẽ tiết kiệm cho trại cá một lao động. Tổng chi phí nhân lực giảm 150 triệu USD/năm và lao động tự do có thể được phân bổ lại cho các trang trại cá mới.
- Trong tương lai, máy ảnh và AI sẽ được sử dụng để theo dõi sức khỏe của cá nhân và cải thiện hơn nữa năng suất của các trang trại nuôi cá.
