Báo cáo môn học nhập môn điện tử viễn thông chủ đề mạng di động 5g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ: Mạng di động 5G Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Nhật Anh – 22A1201D0016 – K25 ĐT1 ( Nhóm Trưởng) Nguyễn Hịa Nam – 22A1201D0154 – K25 ĐT1 Trịnh Minh Quân – 22A1201D0186 – K25 ĐT1 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ ĐÌNH HƯNG MỤC LỤC A LỜI NÓI ĐẦU B Nội dung Giới thiệu công nghệ 5G SƠ LƯỢC SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 5G HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ MẠNG 5G TỐC ĐỘ CỦA MẠNG 5G VÙNG PHỦ SÓNG CỦA 5G 10 a) Vùng phủ sóng 5G AT&T 10 b) Vùng phủ sóng 5G T-Mobile 11 c) Vùng phủ sóng 5G Verizon 12 CÓ THỂ SỬ DỤNG 5G CHO INTERNET GIA ĐÌNH KHƠNG ? 13 LỢI ÍCH VÀ TIỀM NĂNG CỦA 5G TRONG TƯƠNG LAI 13 a) Các dịch vụ stream 13 b) VR AR 14 c) Tăng tốc AI robot 14 d) Phân chia mạng lưới thành phố thông minh 15 e) Độ trễ thấp, tuổi thọ pin dài 16 f) Hỗ trợ chăm sóc sức khỏe 16 TĂNG CƯỜNG INTERNET OF THING (IOT) 17 CÁC THÁP 5G TRÔNG NHƯ THẾ NÀO 22 10 MẠNG 5G VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 24 11 HẠN CHẾ VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẠNG 5G 25 a) Hạn chế 25 b) Nhược điểm 25 12 KẾT LUẬN 26 A LỜI NÓI ĐẦU *Trong giới ngày phát triển kết nối hơn, việc truyền tải liệu nhanh chóng hiệu trở nên quan trọng Mạng di động 5G xem bước tiến lĩnh vực này, mang lại tốc độ truyền tải liệu cao độ trễ thấp so với hệ mạng di động trước Trong báo cáo này, giới thiệu công nghệ 5G ứng dụng tiềm sống hàng ngày B Nội dung Giới thiệu công nghệ 5G - 5G (Thế hệ mạng di động thứ hệ thống không dây thứ 5) hệ công nghệ truyền thông di động sau hệ 4G, hoạt động băng tần 28, 38, 60 GHz Mạng 5G xem chìa khóa để vào giới Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT), cảm biến yếu tố quan trọng để trích xuất liệu từ đối tượng từ môi trường, tung vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh người tiêu dùng SƠ LƯỢC SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 5G Kể từ hệ thống 1G Nordic Mobile Telephone giới thiệu lần vào năm 1981, khoảng 10 năm lại xuất hệ điện thoại di động Các hệ thống 2G bắt đầu tung vào năm 1991, hệ thống 3G xuất lần đầu vào năm 2001 hệ thống 4G hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn "IMT nâng cao" chuẩn hóa vào năm 2012 Sự phát triển hệ thống tiêu chuẩn mạng 2G (GSM) 3G (IMT-2000 UMTS) khoảng 10 năm kể từ dự án R & D thức bắt đầu, q trình phát triển hệ thống 4G năm 2001 2002 Tiếp Mạng 5G bắt đầu triển khai nghiêm túc vào năm 2019, tảng cho mạng hệ 4G đặt từ nhiều năm trước Kiến trúc tiêu chuẩn 5G đưa vào năm 2016 Tại thời điểm cơng ty cá nhân liên quan từ phía mạng người tiêu dùng bắt đầu sản xuất thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn 5G Rõ ràng mạng 5G chưa đạt đến mức “Thống trị” tồn thị trường, chí chưa đại diện cho phần lớn lưu lượng truy cập di động Nhưng nhìn lại lịch sử triển khai 4G, biết thời gian kéo dài 4G (LTE) lần triển khai thương mại vào năm 2009 không hoạt động Hoa Kỳ cuối năm 2010 Phải đến năm 2013, 4G thực phổ biến nhiều quốc gia trở nên thống trị so với mạng 3G cũ Theo dòng thời gian tương tự, nghĩ phải đến cuối năm 2022 chí năm 2023 để mạng 5G trở thành mạng “thống trị” hầu hết quốc gia giới Có nhiều lý tương tự 4G, cụ thể mạng 5G phải đối mặt với rào cản kỹ thuật, hoạt động phổ tần với công nghệ yêu cầu mạng thiết bị – điều mang lại gia tăng đáng kể tốc độ so với mạng hệ trước HOẠT ĐỘNG CỦA CƠNG NGHỆ MẠNG 5G Mạng khơng dây 5G hoạt động cách chia “cell” thành vùng gửi liệu qua sóng radio¹ Cơng nghệ 4G (LTE) cung cấp tảng cho 5G trụ tháp di động lớn, cơng suất cao để phát tín hiệu¹ Khi đưa công nghệ 5G vào ứng dụng đời sống, nhà mạng phải sử dụng nhiều anten nhiều lần để đạt độ phủ sóng mạnh bây giờ, nhờ mà bảo đảm tốc độ tính ổn định với tín hiệu sóng milimet Công nghệ mạng 5g truyền tải thông tin nhanh xác hơn; Giảm thiểu độ trễ, điều kiện khơng đảm bảo hồn thiện công việc nhanh so với 4g; Kết nối nhiều thiết bị lúc mà không bị gián đoạn TỐC ĐỘ CỦA MẠNG 5G Tốc độ Mạng 5G Mạng 4G - Theo lý thuyết tốc độ 5G đạt đến 10 Gbp/s (gigabit giây) chí cao hơn, vùng rìa phủ sóng, tốc độ đạt từ đến vài trăm Mbp/s - Theo lý thuyết, tốc độ đạt – 1.5 Gbp/s - Nếu tải phim khoảng - phút - Với tốc độ này, người dùng tải phim dài chưa 10 giây - Độ trễ (ping) xuống tới 10 ms, chí khơng điều kiện hồn hảo Độ trễ - Độ trễ thấp giúp bạn chơi game đồ họa có phản hồi - Độ trễ (ping) khoảng 30 ms cao điều kiện không tốt - Với điều kiện mạng không tốt, bạn cảm nhận độ trễ rõ rệt chơi game hay lướt độ trễ thấp nhiều so với web 4G lập tức, bạn cảm thấy Kết nối gấp 10-100 lần số lượng thiết bị kết nối lúc như: - Điện thoại thơng minh - Máy móc hạng nặng Hỗ trợ kết nối thiết bị - Mạng cảm biến sử dụng tịa nhà, thành phố, nơng trại,… - Hệ thống giao thông, sở hạ tầng => Kết nối thiết bị cá nhân người dùng thiết bị máy móc với Giảm thiểu tuyệt đối tình trạng gián đoạn thiết bị Khả Để khơng bị nhiễu sóng, phần - Q nhiều thiết bị cố gắng sử dụng mạng nơi gây tắc nghẽn - Cơ sở hạ tầng mạng khơng thể đối phó với số lượng lớn thiết bị, dẫn đến tốc độ liệu chậm thời gian trễ để tải xuống lâu => Khó kiểm sốt tình trạng gián đoạn, chuyển mạng thiết bị Gây hao phí tài nguyên mềm ăngten truyền tín truyền tín hiệu phân tán truyền tín hiệu hiệu tập trung tới thiết bị xung quanh, kể khơng có thiết bị kết nối 5G mở rộng khắp Hoa Kỳ với tốc độ đáng kể Và bạn khơng có điện thoại kết nối với mạng hệ nhiên, ngày nhanh chóng đến gần, hầu hết điện thoại hàng đầu có 5G Khi bạn có điện thoại 5G, nơi xác 5G có sẵn? Câu hỏi phạm vi phủ sóng ln khác tùy theo nhà cung cấp dịch vụ, có nhiều khả bạn có 5G nơi bạn sống – gần Để sử dụng 5G, bạn cần hai thứ: Điện thoại hỗ trợ 5G mạng cung cấp Có có nhiều điện thoại 5G thị trường, bao gồm tồn dịng iPhone 12 Dòng Galaxy S21 Cả ba nhà mạng lớn Mỹ tích cực triển khai mạng 5G họ để đáp ứng nhu cầu, tất nhiên có nhiều điều bạn nghĩ dựa lượt truy cập vào trang web nhà mạng Đây nơi bạn tìm thấy 5G di động Hoa Kỳ, bạn sử dụng nhà mạng VÙNG PHỦ SÓNG CỦA 5G a) Vùng phủ sóng 5G AT&T -AT&T có mạng 5G phủ sóng cho 281 triệu người với khả mmWave thêm số khu vực 42 thành phố khắp đất nước AT&T mắt mạng C-band với phạm vi phủ sóng cho 70 triệu người tính đến cuối năm 2022 Mạng 5G AT&T phủ sóng tồn quốc tiếp tục phát triển Mạng xây dựng dải tần Sub-6, có nghĩa tiếp cận xa có khả xuyên qua chướng ngại vật, loại mạng siêu tốc mà số người hy vọng b) Vùng phủ sóng 5G T-Mobile -Mạng 5G Ultra Capacity T-Mobile chủ yếu có sẵn thành phố vừa nhỏ có dân số từ 10.000 đến 50.000 người khu vực lân cận Hiện nay, T -Mobile cho biết mạng Ultra Capacity 5G họ phủ sóng cho 165 triệu người Hoa Kỳ Đa số người sống khu vực đông dân cư T-Mobile dẫn đầu với phạm vi phủ sóng 5G 37% so với 16% AT&T Vùng phủ sóng lớn T-Mobile cung cấp mạng Extended Range 5G, tính đến tháng Ba năm 2023, phủ sóng 325 triệu người Bản đồ phủ sóng cho mạng trông giống với mạng LTE T-Mobile tốc độ tăng mạng UltraCapacity tiếp tục phát triển c) Vùng phủ sóng 5G Verizon Verizon cung cấp 5G cố định di động khắp Hoa Kỳ, nhiên phạm vi phủ sóng 5G nhà mạng chiếm 12.7% đất nước Sau nhiều năm tập trung độc quyền vào mmWave (mà Verizon gọi UWB Ultra Wide Band) phủ sóng phần nhỏ đất nước, Verizon cuối bật mạng 5G toàn quốc sử dụng dải tần Sub-6 CÓ THỂ SỬ DỤNG 5G CHO INTERNET GIA ĐÌNH KHƠNG ? Với tốc độ đáng kinh ngạc độ trễ thấp, 5G thay tiềm cho mạng khơng dây gia đình Đặc biệt khu vực nông thôn, nơi có internet có dây nhanh chóng giải pháp thay thường internet vệ tinh Mặc dù khả chắn có, Internet gia đình 5G chưa phải giải pháp thay tuyệt vời LỢI ÍCH VÀ TIỀM NĂNG CỦA 5G TRONG TƯƠNG LAI Có nhiều trường hợp sử dụng 5G không đơn liên lạc di động Trong ngắn hạn, 5G đơn giản tăng tốc độ bạn cho việc tải xuống video, ứng dụng chơi trò chơi Về lâu dài, 5G tạo tất ngành cơng nghiệp tương tự 4G Dưới số trường hợp ứng dụng kết nối 5G dự kiến tương lai a) Các dịch vụ stream Một lợi ích rõ ràng 5G tốc độ độ tin cậy kết nối tăng lên đáng kể Điều cho phép dịch vụ stream cung cấp video chất lượng cao hơn, dịch vụ livestreaming mà không bị gián đoạn trễ buffering Với tốc độ tải xuống siêu nhanh độ trễ cải thiện, mạng 5G có tiềm để nâng cao dịch vụ stream theo nhiều cách khác Đầu tiên, mạng 5G cho phép stream nhanh phát lại không bị gián đoạn b) VR AR 5G giảm độ trễ cách đáng kể tăng tốc độ lên nhiều Độ trễ thấp với việc truyền liệu tốc độ cao gấp 100 lần tạo nhiều khả mới, bao gồm cải thiện khả xử lý lưu lượng mạng hiệu mạng tăng cao Tất lợi ích cho phép công nghệ AR VR cuối đạt tiềm đầy đủ chúng c) Tăng tốc AI robot Tính linh hoạt sức mạnh mạng 5G cho phép loại kết nối xuất dịng thiết bị hồn tồn Khi gia tăng kép AI 5G mở rộng khả năng, mức độ mà công ty cá nhân tận dụng giải pháp kết tăng lên Mô-đun 5G Advantech AIW-355 giúp tăng tốc q trình chuyển đổi cơng nghệ kết nối không dây cách cung cấp khả sức mạnh trước khơng có với mạng 4G d) Phân chia mạng lưới thành phố thông minh Một lợi ích 5G độ hiệu việc truyền dẫn mức tiêu thụ lượng thấp so với mạng trước 5G hỗ trợ giám sát thời gian thực khí thải, chất lượng khơng khí, chất lượng nước số môi trường khác Các thành phố thông minh kết nối lĩnh vực mà phát triển hưởng lợi từ sóng 5G e) Độ trễ thấp, tuổi thọ pin dài 10 Theo chủ tịch cựu CEO Verizon Lowell McAdam, giá trị 5G tốc độ tải xuống cao mà độ trễ thấp đáng kể Với lợi này, IoT sử dụng 10 năm, thiết cầm tay siêu nhẹ cần sạc tháng lần Hầu hết phận thiết bị di động khơng cịn q cần thiết, thiết bị có nhiều khoảng trống cho pin lớn hơn, pin sử dụng f) Hỗ trợ chăm sóc sức khỏe Tín hiệu đáng tin cậy độ trễ thấp 5G thay đổi việc chăm sóc sức khỏe Kỳ vọng cho thấy cải tiến y học từ xa, hỗ trợ phục hồi từ xa vật lý trị liệu qua công nghệ Augmented Reality (tương tác thực tế ảo), phẫu thuật xác chí phẫu thuật từ xa năm tới với mạng 5G Ngoài ra, bệnh viện tạo mạng lưới cảm biến khổng lồ để theo dõi bệnh nhân, cơng ty bảo hiểm chí giám sát người đăng ký để xác định phương pháp điều trị quy trình phù hợp TĂNG CƯỜNG INTERNET OF THING (IOT) -Mạng 5G thay đổi dần cách suy nghĩ IoT (Internet of Things) Trong đó, 5G cơng nghệ hỗ trợ mạnh mẽ giúp gia tăng tốc độ kết nối để làm cho thiết bị IoT hiệu Các giải pháp Mạng 5G Riêng tư cung cấp cho doanh nghiệp tảng kết nối tích hợp thiết kế riêng cho IIoT Các trường hợp sử dụng IoT -Kiểm tra từ xa: Mạng 5G có khả kiểm tra thơng minh thu thập liệu từ xa Ngồi ra, giải pháp mơ mạng 5G có sẵn cho tiêu chuẩn 5G NR (cho tiêu chuẩn vô tuyến mới) tiếp tục hỗ trợ tiêu chuẩn 3GPP NR 11 Như trường hợp điển hình, IBM phát triển giải pháp sở hạ tầng dân dụng để giám sát cầu, đường hầm, đường cao tốc đường sắt cũ kỹ Giải pháp sử dụng liệu IoT thời gian thực tạo từ cảm biến đặt cơng trình máy ảnh tĩnh máy bay không người lái Dữ liệu thiết bị IoT đưa vào mơ hình phân tích cụ thể ngành để giúp xác định đo lường tác động thiệt hại vết nứt, rỉ sét ăn mòn, rung chuyển ứng suất Drone thực kiểm tra không cấu trúc, dây điện đường ống dẫn khí đốt, gửi lại liệu trực quan Việc kiểm tra từ xa vậy, thực mà khơng tốn chi phí cử đội bay, phát sớm dấu hiệu vấn đề, tránh hư hỏng nghiêm trọng xảy ra, rò rỉ đường ống dây điện bị đứt Kiểm tra trực quan: Trong sản xuất, kích hoạt kiểm tra trực quan tài sản vận hành dây chuyền sản xuất nhờ độ trễ thấp 5G Sử dụng giám sát chất lượng sản phẩm làm ví dụ, máy ảnh ghi lại hình ảnh sản phẩm hồn thiện Các hình ảnh phân tích AI để phát khuyết tật vấn đề chất lượng Điều mang lại lợi cho chức phổ biến ngày Ví dụ, IBM cung cấp tính kiểm tra trực quan AI hỗ trợ để phát xác lỗi sản phẩm thiết bị 12 Ở cấp độ rộng hơn, 5G cho phép nhà máy dễ dàng bổ sung cảm biến thiết bị khơng dây kết nối trực tiếp với mạng 5G mà không cần dây rộng rãi thiết bị CNTT cục để trì quản lý Việc kết nối thiết bị sản xuất trực tiếp với dịch vụ đám mây giúp đảm bảo thời gian hoạt động tối đa giảm chi phí bảo trì Quản lý tịa nhà sở: 5G cho phép kết nối dễ dàng cảm biến tòa nhà để thúc đẩy giải pháp hiệu lượng, quản lý sử dụng trải nghiệm du khách Điều sở lớn với nhiều tài sản cần giám sát bảo trì, chẳng hạn sân vận động, sân bay, trung tâm thương mại trường học Kết nối phương tiện giao thông: Công nghệ 5G mở hướng phát triển phương tiện giao thông, cho phép xe ô tô kết nối với 13 trang thiết bị hạ tầng đường mạng IoT, hình thành mạng lưới giao thơng thơng minh an tồn Ngồi điện thoại di động, tiến vượt bậc việc kết nối có thơng qua mạng 5G đem lại nhiều công dụng Nông nghiệp: Máy bay không người lái tự động khảo sát trồng đồng ruộng cách sử dụng phân tích hình ảnh chụp để đánh giá yếu tố bao gồm tốc độ tăng trưởng thiệt hại sâu bệnh Thông tin cho phép nơng dân tối ưu hóa thời gian thu hoạch nhắm mục tiêu hiệu vào khu vực cụ thể để sử dụng thuốc trừ sâu biện pháp can thiệp khác 14 Giao thông vận tải: Số lượng lớn lô hàng container vận chuyển theo dõi giám sát liên tục, cung cấp khả kiểm soát dự đốn xác hậu cần chuỗi cung ứng Cuối cùng, mạng 5G thiết kế để phục vụ loại trường hợp sử dụng IoT từ ngày đầu tiên, không giống 3G 4G Điều cho phép loại mơ hình định giá áp dụng kết nối không dây nhiều nhiều ứng dụng IoT CÁC THÁP 5G TRÔNG NHƯ THẾ NÀO ? 15 Tháp 5G phần quan trọng việc triển khai mạng 5G Các tháp sử dụng để phát tín hiệu không dây cho thiết bị di động thiết bị kết nối Internet khác Hiện tại, phần lớn tháp 5G trơng giống tháp 4G – chúng tháp 4G tinh chỉnh chút Phạm vi phủ sóng tồn quốc mà T-Mobile, Verizon AT&T cung cấp xây dựng tháp 4G tinh chỉnh chút 10.MẠNG 5G VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 16 -Mạng 5G hệ thứ năm công nghệ mạng di động thiết kế để cải tiến tốc độ khả phản hồi nhanh chóng so với mạng 4G Mặc dù có lo ngại tác động mạng 5G sức khỏe người, chuyên gia chứng khoa học cho thấy mạng 5G gần khơng có ảnh hưởng tiêu cực tới sức khỏe người Các quan phủ nước phát triển khẳng định mạng 5G an tồn Bức xạ khơng ion hóa dùng phổ điện từ cơng nghệ khơng có khả gây ung thư trực tiếp cho người 11.HẠN CHẾ VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẠNG 5G a) Hạn chế -Một hạn chế mạng 5G vấn đề khoảng cách Để có kết nối 5G tốt nhất, bạn cần phải gần thiết bị hạ tầng 5G Tuy nhiên, nhà mạng di động triển khai thêm nhiều tháp trạm phát sóng 5G để giải vấn đề -Một hạn chế khác mạng 5G tốc độ tải lên Trong số trường hợp, tốc độ tải xuống công nghệ 5G cao, lên đến 1.9 Gbps Nhưng tốc độ tải lên thường khơng q 100Mbps, chậm so với ban đầu quảng cáo b) Nhược điểm *Độ trễ -Một nhược điểm mạng 5G độ trễ (latency) cao so với mơ hình mạng 5G SA độc lập Tuy nhiên, độ trễ thấp so với mạng 4G LTE không ảnh hưởng nhiều tới đa số nhu cầu sử dụng người dùng phổ thơng *Phủ sóng -Phủ sóng: Mạng 5G có phủ sóng số địa điểm cụ thể chủ yếu thành phố lớn Các vùng xa xơi khơng hưởng lợi ích mạng 5G vài năm tới *Bảo vệ -Mạng 5G mang tới nhiều thách thức bảo mật Khi công nghệ 5G ngày phát triển kéo theo gia tăng thiết bị phần cứng, phần mềm mơ hình, cách thức quản trị 17 xuất Điều dẫn đến lỗ hổng bảo mật dịch vụ viễn thơng sở hạ tầng * Chi phí: -Chi phí để lắp đặt trì mạng 5G cao so với mạng di động khác *Thiết bị: -Một số thiết bị di động khơng tương thích với mạng 5G sử dụng mạng 5G làm giảm tuổi thọ pin thiết bị *Ngồi cịn có lo ngại an tồn sức khỏe liên quan đến việc sử dụng công nghệ 5G Tuy nhiên, chưa có chứng khoa học xác nhận việc sử dụng công nghệ 5G gây hại cho sức khỏe người 12.KẾT LUẬN Mạng 5G hệ thứ năm công nghệ mạng di động Nó thiết kế để cải tiến tốc độ khả phản hồi nhanh chóng so với mạng 4G Mặc dù có nhược điểm trạm phủ sóng khơng rộng tín hiệu khơng ổn định, mạng 5G mang lại nhiều lợi ích cho người dùng cho phép sử dụng công nghệ Internet of Things (IoT) thực tế ảo tăng cường VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG 18