Những đặc điểm của mạng di động 6G theo quan điẻm thiết kế của Huawei

    

    Tài liệu này trình bày một cái nhìn tổng quan về tầm nhìn, các khả năng chính, các trường hợp sử dụng tiềm năng, các yếu tố công nghệ mới, và các thay đổi mang tính cách mạng trong thiết kế giao diện vô tuyến và kiến trúc mạng cho công nghệ di động thế hệ tiếp theo: 6G. Tài liệu nhấn mạnh sự chuyển đổi từ "kết nối con người và vạn vật" sang "kết nối trí tuệ", trong đó 6G sẽ đóng vai trò như một mạng lưới thần kinh phân tán tích hợp khả năng truyền thông, cảm biến và tính toán, hợp nhất thế giới vật lý, sinh học và không gian mạng.

Các Chủ đề Chính và Ý tưởng/Sự kiện Quan trọng:

1. Bối cảnh và Động lực Phát triển (Mega-trends and Key Drivers):

·       Thời gian phát triển: Các thế hệ mạng di động mới xuất hiện sau khoảng 10 năm. Việc thương mại hóa rộng rãi 5G bắt đầu vào khoảng năm 2020, và 6G dự kiến sẽ xuất hiện vào khoảng năm 2030.

·       Sự phát triển của ứng dụng và kinh doanh mới: 6G sẽ chứng kiến sự trỗi dậy của các ứng dụng như thực tế mở rộng (XR) đám mây với phản hồi xúc giác và hiển thị голографический. Nhu cầu về lưu lượng truy cập tăng theo cấp số nhân và các yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ và độ tin cậy sẽ là những thách thức lớn. Trí tuệ nhân tạo (AI) và dữ liệu lớn sẽ trở thành động lực chính cho sự tăng trưởng vượt bậc về thông lượng mạng 6G.

·       "In the 6G era, more applications will emerge. Extended reality (XR) cloud services together with haptic feedback and holographic display are likely to become mainstream human-centric applications."

·       Sự lan rộng của trí tuệ (Proliferation of Intelligence): AI, được hỗ trợ bởi học máy (ML), tính toán hiệu năng cao và phân tích dữ liệu lớn, sẽ trở thành yếu tố then chốt cho các mô hình kinh doanh và kinh tế trong tương lai. 6G sẽ được thiết kế để hỗ trợ tối ưu cho AI và ML từ đầu đến cuối (E2E).

·       "For 6G, end-to-end (E2E) mobile communications systems will be designed with optimal support for AI and ML — not only as a basic functionality, by also for optimal efficiency."

·       Kiến trúc mạng 6G với sự hỗ trợ AI gốc sẽ mang lại "AI Mạng" (Networked AI), khác với "AI Đám mây" (Cloud AI) tập trung hiện nay.

·       Bảo vệ dữ liệu gốc (Native Data Protection) và mô hình tin cậy đa phương (multilateral trust model) sẽ rất quan trọng.

·       Tính bền vững và trách nhiệm xã hội (Sustainability & Social Responsibility): 6G cần đảm bảo hiệu quả chi phí và năng lượng trong quá trình triển khai, vận hành và quản lý. Nó cũng được kỳ vọng sẽ góp phần đạt được các Mục tiêu Phát triển Bền vững (SDGs).

2. Tầm nhìn và Khả năng Tổng thể (Overall Vision and Capabilities):

·       Từ kết nối vạn vật đến kết nối trí tuệ: 6G sẽ tiếp tục sự chuyển đổi này, mang lại hiệu suất vượt trội và những cải tiến lớn về các chỉ số hiệu suất chính (KPIs).

·       Mạng lưới thần kinh phân tán: 6G sẽ hoạt động như một mạng lưới thần kinh phân tán, tích hợp khả năng cảm biến, truyền thông và tính toán, hợp nhất thế giới vật lý và không gian mạng.

·       "We envision that 6G will serve as a distributed neural network, providing links with integrated sensing, communication, and computing capabilities. This will fuse the physical, biological, and cyber worlds, ushering in an era where everything will truly be sensed, connected, and intelligent."

·       Sáu trụ cột công nghệ chính:AI Gốc (Native AI): AI sẽ là một tính năng vốn có của 6G, hỗ trợ AI ở mọi nơi, cả như một dịch vụ và một phần của hệ thống. Bao gồm "AI cho Mạng" (AI4NET) và "Mạng cho AI" (NET4AI) hay "AI như một Dịch vụ" (AIaaS).

·       Cảm biến Mạng (Networked Sensing): 6G sẽ tích hợp khả năng cảm biến không dây với truyền thông, cho phép "Mạng như một Cảm biến" và "Cảm biến hỗ trợ Truyền thông". Điều này sẽ mở ra các ứng dụng mới như định vị độ chính xác cao, hình ảnh và tái tạo môi trường.

·       Kết nối Cực cao (Extreme Connectivity): Tốc độ dữ liệu đỉnh lên đến Tbit/s, tốc độ trải nghiệm 10-100 Gbit/s, độ trễ dưới mili giây, mật độ kết nối tăng gấp mười lần so với 5G, định vị ở mức centimet, hình ảnh ở mức milimet và độ tin cậy hệ thống E2E dựa trên phân phối lỗi có thể kiểm soát.

·       Mạng Không gian và Mặt đất Tích hợp (Integrated NTN): Tích hợp mạng mặt đất và mạng không gian (NTN) như vệ tinh (đặc biệt là các chòm sao vệ tinh quỹ đạo thấp/rất thấp - LEO/VLEO), máy bay không người lái (UAVs) và các trạm trên không trung (HAPSs) để cung cấp vùng phủ sóng toàn cầu.

·       Độ Tin cậy Gốc (Native Trustworthiness): Đảm bảo an ninh, quyền riêng tư, khả năng phục hồi, an toàn và độ tin cậy như các tính năng vốn có của mạng 6G.

·       Tính Bền vững (Sustainability): Thiết kế mạng và thiết bị 6G hướng đến hiệu quả năng lượng (tăng 100 lần so với 5G) và giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng.

3. Các Trường hợp Sử dụng và Yêu cầu (Use Cases and Requirements):

·       eMBB+ (enhanced Mobile Broadband plus): Phát triển từ eMBB của 5G, tập trung vào trải nghiệm siêu thực tế và tương tác đa giác quan trong các ứng dụng XR, telepresence, đòi hỏi tốc độ dữ liệu cao hơn, độ trễ thấp hơn và dung lượng hệ thống lớn hơn.

·       URLLC+ (Ultra-Reliable Low-Latency Communications plus): Phát triển từ URLLC của 5G, hướng đến các ứng dụng quan trọng trong công nghiệp (Industry 4.0), robot cộng tác, UAVs và giao diện người-máy (HMIs) với yêu cầu cực kỳ cao về độ tin cậy và độ trễ thấp.

·       mMTC+ (massive Machine-Type Communications plus): Phát triển từ mMTC của 5G, kết nối số lượng lớn thiết bị với lưu lượng truy cập không thường xuyên trong các ứng dụng như thành phố thông minh, y tế thông minh, tòa nhà thông minh và giao thông thông minh.

·       Cảm biến (Sensing): Tạo ra một loại trường hợp sử dụng mới ngoài truyền thông, bao gồm định vị (cho cả thiết bị và không thiết bị), hình ảnh, tái tạo và giám sát môi trường, nhận dạng cử chỉ và hoạt động.

·       AI: Kết nối các tác nhân thông minh phân tán để mở rộng việc triển khai AI quy mô lớn trong tất cả các ngành công nghiệp, đòi hỏi truyền dẫn hiệu quả phổ tần, dung lượng cao và độ trễ thấp cho học tập phân tán.

4. Các Yếu tố Mới (New Elements):

·       Phổ Tần Mới (New Spectrum): Khám phá các băng tần cao hơn, bao gồm cả (sub-)THz, bên cạnh việc tiếp tục sử dụng các băng tần thấp và trung (quan trọng cho vùng phủ sóng rộng). Áp dụng khái niệm khung phổ tần đa lớp (multilayered frequency band framework).

·       "While 5G was the first to use mmWave frequency bands, 6G is expected to explore even higher frequency bands, such as (sub-)THz."

·       Vật liệu và Ăng-ten Mới (New Materials and Antennas): Phát triển vật liệu bán dẫn tiên tiến (ví dụ: SiGe-BiCMOS, tích hợp của silicon với chất bán dẫn III-V), ăng-ten THz hiệu quả và tổn thất thấp, và các bề mặt thông minh có thể cấu hình lại (RISs) sử dụng vật liệu có thể điều chỉnh.

·       Kênh Truyền Mới (New Channels): Phát triển các mô hình kênh mới để mô tả chính xác sự lan truyền sóng vô tuyến ở các băng tần cao hơn (THz), cho các ăng-ten mới (siêu MIMO, RISs), và cho các kịch bản mới (ISAC, NTN, UAVs).

·       Thiết bị Mới (New Devices): Các thiết bị tương lai dự kiến sẽ tích hợp các khả năng mới như cảm biến, hình ảnh, giao tiếp xúc giác, hiển thị và AI, trở thành "siêu thiết bị đầu cuối trong một thế giới vật lý-không gian mạng hội tụ". Xu hướng bao gồm thiết bị thông minh hơn, đa năng hơn, đa dạng hơn và ảo hóa (cloudified).

5. Các Công nghệ và Kiến trúc Tiên tiến (Enabling Technologies and Architectures):

·       Thay đổi Mô hình trong Thiết kế Giao diện Vô tuyến (Paradigm Shifts in the Air Interface Design):Giao diện vô tuyến được hỗ trợ bởi AI.

·         AI gốc.

·        Tiết kiệm năng lượng tích hợp.

·       Kênh có thể kiểm soát.

·       Cảm biến/dự đoán hoặc kiểm soát kênh chủ động.

·       Tích hợp mạng mặt đất và không gian.

·       Sử dụng phổ tần thông minh và quản lý tài nguyên kênh.

·       Nhận biết các đặc tính của analog và RF.

·       Thay đổi Mô hình trong Thiết kế Kiến trúc Mạng (Paradigm Shifts in the Network Architecture Design):Từ kiến trúc tập trung sang kiến trúc phân tán và lấy người dùng làm trung tâm.

·       Từ AI đám mây sang AI mạng.

·       Từ kết nối dựa trên thông tin sang kết nối dựa trên tác vụ.

·       Từ bảo mật đơn thuần sang độ tin cậy gốc.

·       Từ quản lý trạng thái theo thiết bị/người dùng sang kiến trúc theo người dùng.

·       Từ kiến trúc tập trung vào nhà khai thác sang kiến trúc tập trung vào nhà sản xuất-người tiêu dùng ("mạng của tôi").

6. Tóm tắt và Lộ trình (Summary and Roadmap):

·       Tóm tắt các thay đổi mô hình: Tài liệu tóm tắt các thay đổi mô hình chính trong thiết kế giao diện vô tuyến và kiến trúc mạng, bao gồm sự tích hợp sâu rộng của AI, cảm biến mạng, kết nối cực cao, tích hợp NTN, độ tin cậy gốc và tính bền vững.

·       Lộ trình 6G: ITU-R đang tiến hành nghiên cứu về xu hướng công nghệ và tầm nhìn cho các tiêu chuẩn IMT thế hệ tiếp theo, dự kiến hoàn thành nghiên cứu tầm nhìn vào giữa năm 2023. 3GPP có thể bắt đầu nghiên cứu tổng thể về 6G vào khoảng cuối năm 2025 (Release 20), và phiên bản tiêu chuẩn 6G đầu tiên dự kiến sẽ được phát hành vào khoảng năm 2030.

·       "At present, we expect the first version of 6G standardization to be released sometime around 2030."

Kết luận:

    Tài liệu "6G: The Next Horizon" của Huawei cung cấp một cái nhìn toàn diện về tương lai của mạng di động. Nó nhấn mạnh rằng 6G không chỉ là một bước tiến về tốc độ và dung lượng mà còn là một sự thay đổi cơ bản trong cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh, được thúc đẩy bởi AI, cảm biến và sự hội tụ của thế giới vật lý và không gian mạng. Sự hợp tác toàn cầu giữa các ngành công nghiệp, học viện và các bên liên quan trong hệ sinh thái là rất quan trọng để đảm bảo sự thành công của 6G.