Tổng Quan Mạng 6G: Định Nghĩa, Ưu Điểm và Triển Vọng

Chủ đề chính: Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về mạng 6G (sixth-generation wireless), bao gồm định nghĩa, lợi thế so với 5G, thời điểm dự kiến ra mắt, cách thức hoạt động, các động lực thúc đẩy sự phát triển, những tổ chức và quốc gia đang tham gia nghiên cứu, tiềm năng phát triển trong tương lai, và một cái nhìn thoáng qua về mạng 7G.

Những ý tưởng và sự kiện quan trọng:

·       Định nghĩa và Mục tiêu của 6G:

·       6G là thế hệ tiếp theo của công nghệ di động sau 5G.

·       Mục tiêu chính là sử dụng các tần số cao hơn 5G để cung cấp dung lượng lớn hơn đáng kể và độ trễ thấp hơn nhiều.

·       Một trong những mục tiêu quan trọng là đạt được độ trễ 1 micro giây, nhanh hơn 1000 lần so với độ trễ 1 mili giây của 5G.

·       6G được kỳ vọng sẽ cải thiện đáng kể các lĩnh vực như xử lý ảnh, công nghệ hiện diện và nhận diện vị trí.

·       Với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo (AI), cơ sở hạ tầng tính toán 6G sẽ có khả năng xác định vị trí tối ưu cho việc tính toán, bao gồm lưu trữ, xử lý và chia sẻ dữ liệu.

·       Lưu ý quan trọng: 6G hiện chưa phải là công nghệ đang hoạt động và các tiêu chuẩn công nghiệp cho các sản phẩm mạng 6G vẫn còn nhiều năm nữa mới được hoàn thiện.

·       Ưu điểm của 6G so với 5G:

·       6G sẽ hoạt động ở các tần số cao hơn trong phổ tần vô tuyến.

·       Tốc độ dữ liệu lý thuyết có thể đạt tới 1 terabyte mỗi giây cho việc truyền dữ liệu trong thời gian ngắn và khoảng cách giới hạn. LG đã trình diễn công nghệ này dựa trên công nghệ định hướng chùm tia thích ứng vào năm 2021.

·       "6G's higher frequencies will enable much faster sampling rates than with 5G. They will also provide significantly better throughput and higher data rates." (Tần số cao hơn của 6G sẽ cho phép tốc độ lấy mẫu nhanh hơn nhiều so với 5G. Chúng cũng sẽ cung cấp thông lượng và tốc độ dữ liệu cao hơn đáng kể.)

·       Việc sử dụng sóng sub-mm (bước sóng nhỏ hơn 1 milimet) và khả năng chọn lọc tần số sẽ thúc đẩy sự phát triển của công nghệ cảm biến không dây.

·       Tính toán biên (Mobile edge computing) sẽ được tích hợp sẵn trong tất cả các mạng 6G, trong khi nó phải được thêm vào các mạng 5G hiện có.

·       Sự tích hợp chặt chẽ hơn giữa tính toán biên và lõi sẽ mang lại nhiều lợi ích tiềm năng, bao gồm khả năng truy cập AI được cải thiện và hỗ trợ cho các thiết bị và hệ thống di động phức tạp.

·       Thời điểm dự kiến ra mắt 6G:

·       Mạng 6G dự kiến sẽ ra mắt thương mại vào năm 2030.

·       Công nghệ này sẽ tận dụng nhiều hơn mạng truy cập vô tuyến phân tán (distributed RAN) và phổ tần terahertz (THz) để tăng dung lượng, giảm độ trễ và cải thiện khả năng chia sẻ phổ tần.

·       Nghiên cứu và phát triển (R&D) 6G bắt đầu nghiêm túc vào năm 2020.

·       Việc phát triển 6G đòi hỏi các công nghệ truyền thông di động tiên tiến, chẳng hạn như mạng dữ liệu nhận thức và an toàn cao, cũng như việc mở rộng băng thông phổ tần nhanh hơn nhiều so với 5G.

·       Trung Quốc đã phóng một vệ tinh thử nghiệm 6G được trang bị hệ thống terahertz. Huawei và China Global cũng có kế hoạch tương tự.

·       Cần giải quyết các vấn đề liên quan đến việc triển khai sóng milimet cho 5G để có thể giải quyết các thách thức của 6G.

·       Cách thức hoạt động của 6G:

·       Các giải pháp cảm biến không dây 6G dự kiến sẽ sử dụng chọn lọc các tần số khác nhau để đo độ hấp thụ và điều chỉnh tần số tương ứng.

·       "This method is possible because atoms and molecules emit and absorb electromagnetic radiation at characteristic frequencies, and the emission and absorption frequencies are the same for any given substance." (Phương pháp này khả thi vì các nguyên tử và phân tử phát ra và hấp thụ bức xạ điện từ ở các tần số đặc trưng, và tần số phát xạ và hấp thụ là như nhau đối với bất kỳ chất nào.)

·       Ứng dụng tiềm năng của 6G:

·       6G sẽ có tác động lớn đến nhiều lĩnh vực của chính phủ và công nghiệp, bao gồm an toàn công cộng và bảo vệ tài sản quan trọng như phát hiện mối đe dọa, theo dõi sức khỏe, nhận dạng khuôn mặt, ra quyết định trong các lĩnh vực như thực thi pháp luật và hệ thống tín dụng xã hội, đo lường chất lượng không khí, cảm biến khí và độc tố, và các giao diện cảm giác giống như thật.

·       Những cải tiến này cũng sẽ mang lại lợi ích cho điện thoại thông minh và các công nghệ mạng di động khác, cũng như các công nghệ mới nổi như thành phố thông minh, xe tự lái, thực tế ảo và thực tế tăng cường.

·       Lý do cần có 6G:

·       Sự hội tụ công nghệ: Tích hợp các công nghệ trước đây rời rạc như học sâu và phân tích dữ liệu lớn.

·       Điện toán biên: Nhu cầu triển khai điện toán biên để đảm bảo thông lượng tổng thể và độ trễ thấp cho các giải pháp truyền thông cực kỳ tin cậy và độ trễ thấp.

·       Internet of Things (IoT): Nhu cầu hỗ trợ giao tiếp giữa các thiết bị trong IoT.

·       Tính toán hiệu năng cao (HPC): Mối quan hệ chặt chẽ giữa 6G và HPC để xử lý lượng lớn dữ liệu từ IoT và công nghệ di động.

·       Các tổ chức và quốc gia tham gia nghiên cứu 6G:

·       Nhiều công ty lớn trong ngành như Keysight Technologies, Huawei, Nokia và Samsung đang đầu tư vào R&D 6G.

·       Các dự án lớn đang được triển khai bao gồm:

·       Đại học Oulu ở Phần Lan (6Genesis): Phát triển tầm nhìn 6G cho năm 2030 và hợp tác với Nhật Bản.

·       Viện Nghiên cứu Điện tử và Viễn thông Hàn Quốc (ETRI): Nghiên cứu băng tần terahertz cho 6G.

·       Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin Trung Quốc: Đầu tư và giám sát R&D 6G.

·       Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ (FCC): Mở băng tần 6G để thử nghiệm phổ tần trên 95 GHz đến 3 THz.

·       Hexa-X (Châu Âu): Liên minh các nhà lãnh đạo học thuật và công nghiệp do Nokia dẫn đầu.

·       Đại học Osaka (Nhật Bản) và Đại học Adelaide (Úc): Phát triển vi mạch silicon cho quản lý hiệu quả sóng terahertz.

·       Phạm vi tương lai của mạng 6G:

·       6G sẽ tiến xa hơn các triển khai mạng riêng không dây 5G hiện tại và tạo ra một mạng lưới các nhà cung cấp truyền thông, nhiều trong số đó là nhà cung cấp tự thân.

·       6G có thể thúc đẩy việc triển khai mạng lưới mesh, giúp mở rộng phạm vi phủ sóng.

·       Các trung tâm dữ liệu sẽ phải đối mặt với những thay đổi lớn do 6G thúc đẩy, bao gồm ảo hóa, mạng có thể lập trình, điện toán biên và hỗ trợ đồng thời mạng công cộng và riêng tư.

·       "6G radio networks will provide the communication and data gathering necessary to accumulate information. A systems approach is required for the 6G technology market that makes use of data analytics, AI and next-generation computation capabilities using HPC and quantum computing." (Mạng vô tuyến 6G sẽ cung cấp khả năng liên lạc và thu thập dữ liệu cần thiết để tích lũy thông tin. Cần có một cách tiếp cận hệ thống cho thị trường công nghệ 6G, tận dụng phân tích dữ liệu, AI và khả năng tính toán thế hệ tiếp theo bằng cách sử dụng HPC và điện toán lượng tử.)

·       AI sẽ đóng vai trò trung tâm trong 6G.

·       Các thay đổi khác có thể bao gồm nano-core (lõi tính toán chung), sự phối hợp giữa biên và lõi, và quản lý dữ liệu khổng lồ.

·       Mạng 7G:

·       Nghiên cứu về công nghệ không dây thế hệ thứ bảy (7G) đã bắt đầu, mặc dù 6G dự kiến chưa hoạt động cho đến ít nhất năm 2032.

·       IEEE đang phát triển đặc tả 802.11be cho 7G.

·       6GE là một bước trung gian giữa 6G và 7G, sử dụng kênh 6 GHz được cấp phép mới.

·       7G được thiết kế để cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 46 Gbps, kênh băng thông 320 MHz và 16 luồng không gian.

·       7G có tiềm năng hỗ trợ kết nối không dây toàn cầu liên tục thông qua tích hợp vào mạng vệ tinh.

Kết luận: Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan hữu ích về mạng 6G, nhấn mạnh tiềm năng to lớn của nó trong việc cải thiện tốc độ, giảm độ trễ và mở ra các ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng 6G vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển ban đầu, và việc thương mại hóa vẫn còn nhiều năm nữa. Cuộc đua để dẫn đầu trong thị trường 6G đang diễn ra sôi nổi giữa các công ty và quốc gia trên toàn thế giới.