Bài viết đề cập đến phạm vi truyền thông, dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin cậy, năng lượng, bảo mật và quyền riêng tư và xác định các thách thức của các ứng dụng dùng mạng thông tin 5G trong bối cảnh hiện nay.
DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP Thách thức ứng dụng dùng mạng 5G TRONG BỐI CẢNH CÔNG NGHỆ 4.0 n Tạ Hùng Cường Viện Kỹ thuật công nghệ - Trường Đại học Vinh I ĐẶT VẤN ĐỀ Sự thành công truyền thông di động bắt nguồn từ phạm vi bao phủ toàn diện hệ sinh thái đáng kể giúp thúc đẩy tốc độ đổi nhanh chóng mặt ứng dụng sáng tạo thử nghiệm Với phát triển lâu dài nó, hệ thứ năm (5G) tới mạng di động dự kiến tạo hội kỷ nguyên Internet of Things (IoT), dịch vụ lái xe tự động, tăng cường thực tế ảo (AR/VR) Tầm nhìn hỗ trợ phát triển liên tục kiến trúc di động 5G cải tiến giao diện khơng gian nó, để phục vụ cho việc triển khai hình thức thiết bị kết nối, dự kiến đạt 75 tỷ vào năm 2025 So sánh với mạng 4G có, 5G bao gồm giao diện không dây để hỗ trợ SỐ 7/2020 hiệu suất phổ tần số cao Có cải thiện đáng kể quy trình báo hiệu, quản lý tính tốn mạng lõi 5G để đáp ứng nhu cầu từ nhiều ứng dụng nằm ngồi danh mục băng thơng rộng di động truyền thống Theo thiết kế nó, việc triển khai 5G cung cấp kết nối rộng rãi thông qua truy cập không dây không đồng nó, từ macrocell (tầm xa) đến femtocell (phạm vi ngắn) Phạm vi bảo hiểm trải dài toàn khu vực đô thị, khu vực thành phố xuống khn viên tịa nhà Kết nối phổ biến chìa khóa cho tính di động liền mạch tính sẵn có dịch vụ tập trung hệ thống di động kể từ mắt Do nhu cầu từ IoT, lái xe tự động, AR/VR dịch vụ thành phố thông minh, mục tiêu quan trọng 5G phù hợp lực với quy mơ phát triển ứng dụng 5G theo Tạp chí KH-CN Nghệ An [54] DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP hướng kinh tế bền vững Nhiệm vụ bao gồm kiến trúc mạng, kỹ thuật truyền thông, thiết kế hệ sinh thái triển khai thực tế Bài viết đề cập đến phạm vi truyền thông, dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin cậy, lượng, bảo mật quyền riêng tư xác định thách thức ứng dụng dùng mạng thông tin 5G bối cảnh II NỘI DUNG Ứng dụng mạng 5G Những tiến mạng di động tạo vô số ứng dụng đa dạng để cải thiện chất lượng sống người dùng cuối, bao gồm di động thông minh, thương mại kỹ thuật số, mạng xã hội chăm sóc sức khỏe Từ góc độ rộng hơn, ứng dụng di động phần dịch vụ Internet, chứng kiến phát triển nhanh chóng nhiều thập kỷ qua Các dịch vụ Internet phát triển từ trao đổi liệu điểm - điểm thông thường, web toàn giới (www), ứng dụng di động xã hội, đến dịch vụ IoT gần Internet xúc giác tới Những ứng dụng đặc trưng cần thiết mạng có độ trễ cực thấp, tính sẵn sàng cao, độ tin cậy bảo mật cao Nhiều số ứng dụng nhận biết ngữ cảnh bối cảnh cảm nhận để kích hoạt hành động Trong số lĩnh vực ứng dụng, thành phố thông minh IoT trở thành mối quan tâm hàng đầu 5G Trong bối cảnh này, thành phố thơng minh tích hợp Cơng nghệ thơng tin truyền thông (CNTT) truyền thống tiếp cận đơn giản đơn giản hóa dịch vụ cho quyền người dân Mục đích tăng cường sử dụng nguồn lực, cải thiện chất lượng dịch vụ cho cơng dân đồng thời giảm chi phí hoạt động hành cơng giảm gánh nặng hành cho cơng dân doanh nghiệp Một mặt, IoT nhanh chóng phát triển từ cơng nghệ thử nghiệm thành động lực hệ thống 5G Để khai thác SỐ 7/2020 triệt để hội đằng sau IoT, 5G đặt IoT vào vị trí quan trọng hệ sinh thái Mặt khác, việc thực hóa tầm nhìn IoT thành phố thơng minh phụ thuộc vào tích hợp cẩn thận với công nghệ viễn thông 5G để cung cấp khả kết nối mạnh mẽ mở rộng Hỗ trợ tồn diện mở rộng từ 5G cần thiết để khắc phục hạn chế kinh tế kỹ thuật việc áp dụng triển khai khái niệm đại, trì kháng cáo thực tế thương mại Đối với ứng dụng điều khiển 5G, chúng tơi nhấn mạnh năm tên miền hưởng lợi từ việc tích hợp chặt chẽ với sở hạ tầng vật lý không gian mạng 5G hệ tiếp theo: Di động thông minh: Các ứng dụng di động 5G bao gồm từ quy hoạch đường/tuyến truyền thống đến dịch vụ lái xe tự động chia sẻ kinh tế giao thông thông minh Những lợi ích việc di chuyển thơng minh bao gồm cân giao thông, định tuyến hiệu quả, phòng ngừa tai nạn, tiết kiệm lượng, giảm chi phí Từ nhóm ứng dụng này, có nhu cầu mạnh mẽ 5G để hỗ trợ kết nối lan tỏa, độ trễ cao độ tin cậy liên kết thấp, bảo mật tiêu thụ điện thấp Năng lượng thông minh: Danh mục ứng dụng bao gồm giám sát quản lý nhà máy điện, mạng lưới điện thơng minh, phát ứng phó cố điện, dịch vụ tiết kiệm tiêu thụ cho nhà tòa nhà văn phòng, thị trường lượng trạm sạc thông minh cho xe điện tử Năng lượng thông minh dự kiến tăng cường hiệu độ tin cậy hệ thống điện với lượng tái tạo đạt phân phối thông minh Các yêu cầu 5G độ tin cậy liên kết, bảo mật quyền riêng tư Sức khỏe thông minh: Các ứng dụng sức khỏe trở nên phổ biến người dùng di động nhờ nhận thức ngày tăng thể dục sức khỏe Cùng với tiến thiết bị đeo thông minh, ứng dụng thuộc loại bao gồm giám sát chẩn đốn tình trạng dựa thiết bị di động, kiểm tra chất lượng môi trường Với nhiều liệu thu thập từ cảm biến triển khai thiết bị đeo được, sức khỏe thơng minh ảnh hưởng tích cực đến hệ thống y tế chăm sóc sức khỏe Một ứng dụng khác Tạp chí KH-CN Nghệ An [55] DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP lĩnh vực phẫu thuật kích hoạt AR/VR, yêu cầu độ trễ thấp băng thông cao, yêu cầu chung lượng thấp, bảo mật bảo mật liệu từ 5G Các ứng dụng công nghiệp: Các ứng dụng Công nghiệp IoT 4.0 đại diện cho hệ dịch vụ vật lý không gian mạng sản xuất, giao tiếp máy với máy (M2M), in 3D xây dựng hỗ trợ AI Tác động ứng dụng công nghiệp mở rộng ngồi nhà máy nhà máy, mang lại lợi ích trực tiếp cho tồn xã hội Các u cầu 5G bao gồm độ tin cậy cao, độ trễ cực thấp, hỗ trợ triển khai lớn, bảo mật quyền riêng tư Ứng dụng khách hàng: Số lượng lớn ứng dụng tiêu dùng phản ánh tiềm 5G đổi công nghệ kinh doanh di động Như quen thuộc với ứng dụng di động điển hình chạy điện thoại thơng minh máy tính bảng, ứng dụng bao gồm phát trực tuyến di động ultra HD (4K/8K), công nghệ tài dựa chuỗi khối (FinTech), chơi game phổ biến (như Pokemon GO 1), AR di động Tất dịch vụ tiên tiến yêu cầu 5G hỗ trợ kết nối rộng, băng thông cao, độ trễ thấp, dấu chân lượng thấp, độ tin cậy liên kết bảo mật Đặc điểm mạng 5G cho ứng dụng Đối với loại ứng dụng, yêu cầu chung bao gồm phạm vi giao tiếp, dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin cậy liên kết, mức tiêu thụ lượng, bảo mật quyền riêng tư đề cập đến Trong nước - phạm vi ngắn: Nhóm ứng dụng bao gồm ứng dụng người tiêu dùng bối cảnh tịa nhà thơng minh tịa nhà văn phịng Do mơ hình giao tiếp cần hỗ trợ kết nối mạng công suất thấp, điều SỐ 7/2020 Một số ứng dụng công nghệ 5G vào sống Tạp chí KH-CN Nghệ An [56] DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP quan trọng thiết bị Do vấn đề an ninh nhà thơng minh, có nhu cầu mạnh mẽ để điều chỉnh lưu lượng không mong muốn giao diện không dây Từ xa - phạm vi xa: Các ứng dụng canh tác thông minh nhu cầu giám sát đô thị hỗ trợ 5G đặc biệt phạm vi truyền thông Kể từ thiết bị triển khai nông nghiệp giám sát đô thị cần phải hoạt động thời gian dài, tiết kiệm lượng yêu cầu quan trọng khác Độ trễ quan trọng: Các ứng dụng cơng nghiệp thường gắn liền với an tồn sản xuất địi hỏi mức độ bảo mật cao Đối với miền người tiêu dùng lái xe tự động dịch vụ AR/VR, độ trễ thấp băng thông cao phải hỗ trợ giao tiếp 5G Do mối quan tâm an toàn, lái xe tự động đòi hỏi độ tin cậy liên kết cao Quy mô lớn: Đối với kịch triển khai lớn hệ thống vận chuyển lưới điện thơng minh, 5G cần có quy mơ linh hoạt, để phục vụ cho nhu cầu giao thông gia tăng, số lượng thiết bị đầu cuối ứng dụng với chi phí chấp nhận Đặc biệt lượng thông minh, độ tin cậy bảo mật liên kết cao yêu cầu Yêu cầu từ dịch vụ nổi: Đối với ứng dụng ngành công nghiệp thông minh ngành dọc, kiến trúc 5G cần xem xét yêu cầu từ số góc độ Khả thích ứng với biến động yêu cầu cần thiết cho mạng 5G Thách thức ứng dụng dùng mạng 5G bối cảnh Một kết hợp cơng nghệ đầy hứa hẹn tính toán NFV cần thiết để đáp ứng nhu cầu ứng dụng Tuy nhiên, thành công 5G đòi hỏi phải giải nhiều thách thức khác Những thách thức kỹ thuật: Đối với hoạt động mạng 5G, bảo mật mối quan tâm Vai trị mã hóa, đặc biệt mã hóa lan tỏa nhà điều hành, gây nhiều thảo luận nhà cung cấp dịch vụ (Google, Amazon), ISPse.g., KPN, T -Mobile, nhà cung cấp thiết bị (Nokia, Ericsson) đơn vị tiêu chuẩn hóa IETF ETSI Trong bối cảnh hệ thống di động, việc quản lý mạng thông thường, hoạt động bảo mật tối ưu hóa hiệu suất tiến hành phần lớn liệu luồng lưu lượng mà khơng cần mã hóa Mặc dù lưu lượng khơng mã hóa tạo điều kiện cho hoạt động xử lý cố quản lý tất lớp mạng, khiến cho bên khơng nhìn thấy giám sát Với hỗ trợ từ nhà cung cấp dịch vụ (Google) tăng cường nhận thức quyền riêng tư Internet, ngày có nhiều lưu lượng mã hóa theo cách từ đầu đến cuối Xu hướng tạo thách thức cho 5G hoạt động quản lý, vận hành bảo mật có phụ thuộc vào sẵn có văn rõ ràng để hoạt động Đối với nhà khai thác 5G, điều quan trọng phải điều tra hoạt động vận hành quan trọng đáp Tập đồn Viettel thử nghiệm thành cơng mạng 5G Việt Nam SỐ 7/2020 Tạp chí KH-CN Nghệ An [57] DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP ứng phương tiện xâm lấn Bên cạnh việc cân lưu lượng thông thường lưu lượng truy cập web thông thường thời gian thực, 5G cần ưu tiên loại lưu lượng truy cập có độ chi tiết tốt Trong số ứng dụng dọc, phản hồi nhanh cần thiết để tránh thất bại, thời gian đáp ứng ứng dụng khác gặp cố Tuy nhiên, khác biệt lưu lượng có tương quan với tranh luận tính trung lập rịng, liệu tự công Internet bị ảnh hưởng Để khai thác hiệu tài ngun tính tốn lưu trữ nút cạnh di động, cần tối ưu hóa chung vị trí tài ngun tính tốn/ lưu trữ liên kết tế bào với phân bổ tài ngun vơ tuyến Tối ưu hóa chung phải tự thích ứng với nỗ lực thủ cơng tối thiểu Việc thích ứng cần tính đến mơi trường thay đổi theo thời gian, chẳng hạn trạng thái kênh không dây khác người dùng di chuyển qua tế bào sử dụng tài nguyên lưu trữ/tính tốn Những thách thức từ quy định quản trị: Khi kết nối trở thành tài nguyên chung (CPR), cần có quản trị để quản lý sử dụng hợp lý, đảm bảo đủ băng thông khả mở rộng, thực thi khả tương tác ưu tiên cho ứng dụng dọc định Đối với thay đổi này, quy định can thiệp vào vai trò nhà cung cấp 5G tương lai Ứng dụng quan trọng trễ xe kết nối ưu tiên để tránh va chạm xe ứng dụng khác Ngoài ra, chất phân tán yêu cầu vùng phủ sóng dư thừa khu vực để tránh vấn đề trường hợp chức trung tâm mua sắm Kế hoạch dự phịng phục hồi u cầu theo quy định Khơng có quy định, khó để đảm bảo hoạt động số thành phần bị hạn chế thất bại (do thị trường thất bại) Chẳng hạn, việc phân bổ quang phổ cần thảo luận số quang phổ bị chiếm giữ quốc gia Kiến trúc điện tốn cạnh cần thiết để hoạt động SỐ 7/2020 độc lập với mạng để tránh thất bại hệ thống lớn Ngoài bảo mật nên thực thi theo cách mà toàn hệ thống bị phá vỡ vụ hack Một khía cạnh khác khả tương tác nhà cung cấp tảng khác Việc chuyển đổi nhà cung cấp đảm bảo hoạt động ứng dụng có khả vận hành nhiều nhà cung cấp 5G Quy định bảo vệ liệu chung (GDPR) thể thay đổi lớn luật bảo vệ liệu Liên minh châu Âu (EU) nhiều thập kỷ Đối với ứng dụng 5G, tiêu chí liệu riêng thu thập từ người dùng cuối vật lý sở hạ tầng Bảo mật theo thiết kế nên đảm bảo sử dụng ứng dụng 5G Ngồi việc tích hợp 5G tốt hơn, cần rút học từ nghiên cứu tiêu chuẩn hóa, thuận nghịch áp dụng liệu mở cho thành phố thông minh III KẾT LUẬN Trước phát triển cách mạng công nghệ 4.0, yêu cầu dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin cậy, lượng, bảo mật quyền riêng tư mà mạng 5G mang lại cần thiết Để triển khai mạng thông tin 5G cách hiệu quả, đưa số đề xuất sau: - Thử nghiệm công nghệ truy cập vô tuyến tính khả thi chúng cho ứng dụng 5G khác nhau; - Thử nghiệm ứng dụng cách tạo sở hạ tầng đồng tham gia thương mại chúng; - Kiểm nghiệm hạn chế không lường trước cấu hình mạng; minh họa cách giảm thiểu chi phí thay không cần thiết thông qua đường di chuyển khả thi, điều dẫn đến quy mơ triển khai đáng kể./ Tài liệu tham khảo: Wang et al, Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks, IEEE Communications Magazine 52, (2014), 122-130 Akpakwu et al, A Survey on 5G Networks for the Internet of Things: Communication Technologies and Challenges, IEEE Access (2018), 3619-3647 NGMN Alliance, NGMN 5G White Paper, 2015 Tạp chí KH-CN Nghệ An [58] ... tư xác định thách thức ứng dụng dùng mạng thông tin 5G bối cảnh II NỘI DUNG Ứng dụng mạng 5G Những tiến mạng di động tạo vô số ứng dụng đa dạng để cải thiện chất lượng sống người dùng cuối, bao... Khả thích ứng với biến động yêu cầu cần thiết cho mạng 5G Thách thức ứng dụng dùng mạng 5G bối cảnh Một kết hợp cơng nghệ đầy hứa hẹn tính tốn NFV cần thiết để đáp ứng nhu cầu ứng dụng Tuy nhiên,... Các ứng dụng công nghiệp: Các ứng dụng Công nghiệp IoT 4.0 đại diện cho hệ dịch vụ vật lý không gian mạng sản xuất, giao tiếp máy với máy (M2M), in 3D xây dựng hỗ trợ AI Tác động ứng dụng công