Mạng 5G - Những điều cần biết

(PCWorldVN) Mạng di động đã tiến đến công nghệ của 4G và tiếp tục tiến lên với đích ngắm tiếp theo mạng thế hệ thứ 5, hứa hẹn sẽ cho tốc độ nhanh hơn từ 100 đến 1000 lần so với hiện tại.

• Mạng di động hướng tới 5G
• Mạng di động 5G: Bước đệm cho ngành công nghiệp IoT
• Bước tiến kế tiếp của mạng di động không phải là 5G, mà là đám mây.
• Sân vận động Wembley phủ sóng 4G LTE tốc độ 400Mbps
• Việt Nam sẵn sàng bước vào kỷ nguyên công nghệ 4G LTE

Một, hai, ba và bốn... Từ chiếc điện thoại di động đầu tiên cho đến 4G LTE, ngành công nghiệp viễn thông đã thay đổi rất nhiều trong vài thập kỷ vừa qua. Chúng ta đã tiến đến công nghệ của 4G. Hiển nhiên, ngành viễn thông vẫn tiếp tục tiến lên, và đích ngắm tiếp theo đương nhiên sẽ là thế hệ thứ 5, 5G, hứa hẹn sẽ cho tốc độ nhanh từ 100 đến 1000 lần so với tốc độ hiện thời của công nghệ 4G LTE. Điều này có nghĩa là bạn có thể tải một bộ phim chỉ trong vòng vài giây. Quan trọng hơn là 5G sẽ giúp cho làn sóng thiết bị mới, kết nối Internet hoạt động cực kỳ hiệu quả về mặt điện năng.

Nhưng thực chất 5G nghĩa là gì? Nó có lợi thế nào? Chúng ta còn phải chờ bao lâu nữa?

Trước hết, ta cần biết rằng 5G hiện đang ở giai đoạn tiền phát triển. Các tổ chức về hệ thống mạng vẫn chưa đưa ra một chuẩn cụ thể nào. Ủy ban Truyền thông Liên bang Mỹ FCC (Federal Communications Commission) cũng chỉ vừa bắt đầu quan tâm đến việc mở các dải tần cao hơn để sử dụng cho các công nghệ viễn thông thế hệ mới. Nhưng khi một số chuyên gia trong ngành và các công ty sản xuất linh kiện, thiết bị viễn thông đưa ra quan điểm của họ thì chúng ta cũng nhìn ra được bức chân dung cụ thể hơn, chi tiết hơn đôi chút về những gì chúng ta cần trông đợi và khi nào chúng ta sẽ được trải nghiệm công nghệ mới.

5G là gì?

5G viết tắt của từ 5th Generation, thế hệ thứ 5 của mạng di động. Mỗi thế hệ tương ứng với một tập yêu cầu riêng, quyết định chất lượng thiết bị và hệ thống mạng nào đủ chuẩn đáp ứng yêu cầu và tương thích với các hệ thống mạng khác. Mỗi thế hệ cũng mô tả những công nghệ mới, mang lại khả năng giao tiếp mới.

Thế hệ thứ 2, hay 2G, xuất hiện hồi năm 1991, gồm một tập chuẩn, mô tả công nghệ điện đàm không dây nhưng không đề cập đến truyền dữ liệu hoặc web di động. Thế hệ thứ 3 tập trung vào các ứng dụng về điện đàm, mobile Internet, điện thoại có hình ảnh và mobile TV. Và mới đây là 4G được thiết kế để hỗ trợ tốt hơn cho điện thoại nền IP (voice over IP), hội nghị truyền hình và điện toán đám mây, cũng như xem video trực tiếp từ mạng (streaming) và chơi game trực tuyến.

5G làm được gì?

Ted Rappaport, giám đốc trung tâm nghiên cứu không dây tại đại học Bách khoa New York, cho biết với 5G, chúng ta có thể tải một bộ phim chỉ trong vòng vài giây. 5G có thể nhanh hơn 1000 lần so với 4G. Thực tế, 5G có thể đạt đến 10 Gbps (gigabit mỗi giây), thậm chí cao hơn, và ở vùng rìa phủ sóng, tốc độ vẫn có thể đạt từ 1 đến vài trăm Mbps.

Nhưng chúng ta đừng quá phấn khích trước thông tin trên vì trước khi 4G LTE thực sự xuất hiện trên thị trường thì ngành công nghiệp viễn thông từng hô hào tốc độ của nó đạt đến 300Mbps. Khi LTE xuất hiện, tốc độ thực tế chỉ đạt khoảng 5 - 12 Mbps tải về và 2 - 5Mbps tải lên. Tuy vậy, ở một số khu vực mạng Verizon vẫn có thể đảm bảo tốc độ tải về đạt 20 - 30Mbps và tải lên 14Mbps. Mạng của T-Mobile cũng khá nhanh, đạt đến 12 - 13Mbps tải về và 8 -10Mbps tải lên ở New York và San Francisco.

Ngoài tốc độ và băng thông cao hơn, dự kiến 5G cũng có nhiều tính năng giao tiếp tốt hơn giữa các thiết bị.

Ví dụ, một ngôi nhà thông minh trang bị công nghệ 5G có thể giao tiếp với các cảm biến để cập nhật trạng thái tức thời mà không cần đến băng thông cực lớn hoặc để nhận tín hiệu từ khoảng cách xa, điều mà nhà thông minh cần là thời gian đáp ứng phải nhanh. Các thiết bị hỗ trợ 5G có khả năng chọn đúng tần số thích hợp để gửi tín hiệu, dựa trên loại dữ liệu đang được gửi đi.

5G hoạt động như thế nào?

Mạng di động 5G sử dụng sóng milimet. FCC ban hành một ghi chú hồi tháng 10/2014 về việc mở sóng milimet (là tần số cao trên 24GHz) để sử dụng cho công nghệ 5G. Nếu những dải tần này được tận dụng thì có thể cải thiện rất nhiều tốc độ và băng thông không dây.

Bạn hãy tưởng tượng các dải tần radio hiện nay như là một cái phễu chứa nước có thiết diện hình tam giác. Các dịch vụ viễn thông hiện nay hầu hết đều dùng những dải tần thấp, tương đương với chân phễu, nơi hẹp nhất. 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, và 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.

Dù vậy, một số phát triển gần đây đang tiếp cận dải tần mới. Các nhà nghiên cứu tại đại học New York hồi tháng 5/2013 có xuất bản một nghiên cứu trong IEEE Access, cho thấy có thể sử dụng sóng milimet để truyền dữ liệu đường dài. Và vào tháng 10/2014, Samsung minh họa được khả năng đạt được tốc độ truyền dữ liệu ở 7,5Gbps trên mạng dải tần 28GHz, tương đương có thể tải về 940MB mỗi giây dưới điều kiện lý tưởng nhất.

Một khi sóng milimet được FCC duyệt thì ngành công nghiệp viễn thông có thể bắt đầu tính tới việc sản xuất linh kiện cho nó, như các thiết bị vô tuyến và bộ xử lý chuyên cho dải tần này.

Chúng ta có thể mong chờ gì?

Có thể đến năm 2018 mạng 5G mới bắt đầu xuất hiện. Hàn Quốc cho biết rằng họ sẽ trình diễn công nghệ này trong Thế vận hội mùa đông 2018 tại Pyeongchang và hướng đến việc thương mại hoá 5G vào tháng 12/2020.

Chính phủ Nhật cũng cho biết ý định trình diễn 5G cho điện thoại di động tại Olympics mùa hè ở Tokyo vào năm 2020.

Mỹ cũng đã có kế hoạch ở khoảng thời gian tương tự trong mục ghi chú của FCC hồi tháng 10 năm ngoái. Tổ chức quản lý chuẩn truyền thông 3GPP (Telecommunications standards authority) cũng đang lên kế hoạch tổ chức hội thảo vào tháng 12/2015 để bàn về chuẩn 5G. Theo Eduardo Esteves, phó chủ tịch quản lý sản phẩm của Qualcomm, hội thảo này sẽ là cột mốc quan trọng. Các nhà sản xuất và vận hành, thành viên của 3GPP sẽ ngồi lại cùng nhau và đưa ra những ý tưởng chung nhất, cụ thể nhất về các yêu cầu kỹ thuật cho 5G, từ đó sẽ biết được cần những thành phần công nghệ nào thích hợp cho 5G.

Nhưng để biết được 5G sẽ thực sự ra sao, tính năng thế nào thì có lẽ chúng ta phải chờ đến giữa năm sau. Các nhà sản xuất cũng phải mất thời gian cho nghiên cứu và phát triển sản phẩm, dịch vụ 5G nên có lẽ đến cuối năm 2019, mạng 5G mới thể hiện rõ nét hơn.

Điều gì sẽ xảy ra cho 4G?

Hiện nay, 3G vẫn tồn tại trong bức tranh 4G. Do vậy, có thể 4G sẽ vẫn còn đó khi 5G xuất hiện, thậm chí 4G vẫn tiếp tục phát triển theo hướng nào đó. Trong khi ngành viễn thông vẫn đang cố gắng đưa 5G đến với công chúng thì các nhà mạng và các nhà cung cấp liên quan song song đó cũng sẽ tiếp tục phát triển mạng 4G LTE. Theo T-Mobile, cho dùng chúng ta có phát triển 5G thì chắc chắn một điều rằng 5G sẽ vận hành tương thích với 4G.

Nhưng với những công nghệ cũ hơn như 3G và 2G thì chúng sẽ từ từ biến mất và sẽ không tương thích với 5G.

Định nghĩa hiện thời của 3GPP về công nghệ LTE cho rằng tốc độ cao nhất về lí thuyết của công nghệ này có thể đạt đến 75Mbps tải lên và 300Mbps tải xuống. LTE-Advanced cao hơn mức này, đạt 1,5Gbps tải lên và 3Gbps tải xuống, sử dụng kỹ thuật kết tụ CA (carrier aggregation), là một phương pháp tăng tốc độ và dung lượng truyền dữ liệu bằng cách két hợp các dải tần khác nhau để tạo nên các kênh rộng hơn.

Tại Mỹ, hồi tháng 12 năm ngoái, Verizon cho rằng họ đang thử nghiệm kỹ thuật CA này để chắc chắn phương pháp này vận hành ổn định. Verizon dự kiến sẽ triển khai công nghệ này vào giữa năm nay. AT&T cũng đã triển khai CA, trong khi Sprint mới chỉ lên kế hoạch vào cuối năm nay, sau đó sẽ là T-Mobile.

Có thể dùng 5G ở đâu?

Ngoài Hàn Quốc và Nhật Bản, các quốc gia khác gồm Đức và Anh cũng hứa hẹn sẽ nâng cấp lên mạng 5G cho người dân. Phần Lan cũng đã thử xây dựng một mạng thử nghiệm 5G tại thành phố Oulu. Mỹ cũng thuộc một trong những quốc gia đầu tiên triển khai công nghệ băng thông di động mới.

Từ trước tới nay, các chuẩn di động đều tương tự như nhau trên toàn cầu nhưng dải và băng tần ở mỗi quốc gia lại quy định khác nhau. Chỉ riêng 4G LTE, vài nhà mạng châu Âu sử dụng băng tần 2,6GHz, còn Trung Quốc lại sử dụng 2,5GHz và Nhật Bản là 2,1GHz. Nhiều thị trường Đông Nam Á sử dụng 1,8GHz. Điều này nghĩa là điện thoại 4G LTE của chúng ta có thể không hỗ trợ được các hệ thống mạng LTE ở nơi khác.

Chúng ta hy vọng mạng 5G không xảy ra tình trạng như vậy, và những hiệp hội cấp chuẩn như 3GPP, 4G Americas cùng ngồi lại với nhau để thống nhất được dải tần và chuẩn cho toàn cầu, giúp người dùng dễ dàng trong việc sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau.

PC World VN, 04/2015