4. Bố cục luận văn
2.3. Vạn vật kết nối internet
Internet hiện nay được sử dụng rộng rãi cho nhiều dịch vụ: truy xuất thông tin, video phát trực tuyến, chia sẻ tệp, mua sắm trực tuyến, ngân hàng, mạng xã hội, v.v. Đó là được gọi là “Web 2.0”. Nhưng Internet vẫn tiếp tục sự phát triển của nó và sẽ cho phép các đối tượng kết nối với nhau để nhận một số thông tin, thực hiện một số hành động hoặc chia sẻ thông tin. Thế giới mới của các thiết bị được kết nối này được gọi là IoT và sẽ hình thành Internet mới, được đặt tên là “Web 3.0”. IoT là một thuật ngữ chung, chỉ định các đối tượng được kết nối và có thể bao gồm nhiều đối tượng, nhiều dịch vụ, nhiều tình huống, v.v[6].
- Thành phố thông minh:
Khái niệm Thành phố thông minh là một trong những khái niệm được nhiều người đề cập và đồng tình nhất trong thế giới IoT. Có nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như ô tô và giao thông giám sát và quản lý, môi trường thành phố (đèn đường, rác thải, ô nhiễm; v.v.), hoặc bản thân người dùng cuối và các thiết bị di động của họ. Trong trường hợp sử dụng IoT này, tôi xin đề cập:
+ Giám sát lưu lượng xe nơi các cảm biến trên đường có thể cho phép phát hiện giao thông đường kẹt, ô nhiễm hoặc đường bị hư hỏng và tự động đề xuất định tuyến lại cho người dùng cuối có thiết bị giống như GPS và có thể nhận được thông tin.
+ Đèn đường có thể được trang bị cảm biến để phát hiện ô tô hoặc con người chuyển động và sau đó có thể tự động bật khi có một số hoạt động trong khu vực và bị tắt nếu không. Nó có thể giúp tiết kiệm năng lượng cho thành phố, đồng thời đảm bảo an ninh bằng cách tránh tạo ra các vùng tối xung quanh mọi người.
+ Một số các cảm biến để phát hiện ô nhiễm bất thường ở một số nơi, hoặc mực nước hoặc lửa. Trong trường hợp này, việc phát hiện sớm môi trường bất thường trong các tình huống có thể được sử dụng để cảnh báo cho mọi người sống trong khu vực liên quan.
+ Một số các cảm biến cho thùng rác, cho nhà vệ sinh công cộng hoặc phát hiện những nơi bẩn và sau đó thông báo cho dịch vụ thích hợp để thực hiện các hành động phù hợp (dọn dẹp nhà vệ sinh, đổ thùng, vv). Với các cảm biến như vậy, các đội sẽ được thông báo để chỉ thực hiện công việc khi cần thiết. Nó có thể giúp tiết kiệm tiền bằng cách tối ưu hóa quy trình làm việc.
+ Đối với người dùng cuối có các thiết bị di động thông minh, các cảm biến trong cửa hàng hoặc địa điểm có thể phát hiện người dùng cuối và cung cấp cho họ một ưu đãi đặc biệt nếu đó là một khách hàng tốt của cửa hàng này chẳng hạn hoặc đề xuất cho họ một mức giảm giá của rạp chiếu phim nếu bộ phim sẽ được chiếu nằm trong nhu cầu của họ.
+ Quy hoạch đô thị và thành phố có thể dựa trên dữ liệu cảm biến thu thập thực tế về thành phố được sử dụng như thế nào; sự phát triển của thành phố dựa trên việc sử dụng thực tế được đo lường bằng cách định lượng khả năng di chuyển của người dân và nhu cầu cơ sở hạ tầng.
+ Giám sát kết cấu đường có trơn tru không, cây cầu có an toàn không? Cảm biến được xây dựng vào cơ sở hạ tầng có thể cảnh báo các vấn đề tiềm ẩn và tự động hóa bảo trì.
+ Hỗ trợ xe tự hành hoặc xe tự lái: điều này đang xảy ra với một số hình thức giao thông công cộng trên đường dành riêng (đường sắt ví dụ: theo dõi). Tuy nhiên, IoT cho phép đặt các cảm biến trên những con đường chung cho hỗ trợ các phương tiện tự hành cho giao thông công cộng, giao hàng, đi chung xe và vận chuyển chung, v.v.
+ Tích hợp các dịch vụ trong một thành phố sử dụng nhiều nguồn dữ liệu: tổng hợp dữ liệu, khai thác dữ liệu và xử lý và phân tích các điều kiện thời gian thực. Vì ví dụ, một cơ sở dữ liệu về các mặt hàng bị đánh cắp (ví dụ, xe đạp trong môi trường thành phố) đã tham gia với thẻ cảm biến sở hữu trên xe đạp cộng với khả năng cảm biến trên đường có thể được kết hợp thành một dịch vụ
phục hồi xe đạp.
Khi thành phố trở nên lớn hơn, nhiều dịch vụ hơn sẽ có thể được hình dung, liên kết mọi thứ và mọi người với nhau.
- Nhà thông minh:
Kiến trúc Nhà thông minh điển hình chia mạng truyền thông thành nhiều thành phần: một mạng gia đình, với các cảm biến phân tán trong nhà; một cổng thu thập thông tin từ cảm biến; một đám mây được lưu trữ nền tảng nhận thông tin (có thể được xử lý) từ cổng vào lưu trữ và phân tích; và các thiết bị di động của những người cư ngụ trong nhà, những người có thể kết nối vào cổng hoặc máy chủ đám mây để nhận thông tin và thông báo về nhà khi đi vắng. Kiến trúc này cho phép triển khai gia tăng các công nghệ và giao thức cho mạng được nhúng trong nhà, vì nó được ngăn cách bởi cổng vào từ Internet toàn cầu, rộng lớn hơn.
Nhà thông minh bao gồm tất cả các thiết bị gia đình có thể được kết nối cùng nhau và/hoặc với Internet. Đã có nhiều hoạt động nghiên cứu về điều này trong vài năm và các khía cạnh khác nhau, chẳng hạn:
+ Thiết bị gia dụng được kết nối, chẳng hạn như tủ lạnh có thể đặt thức ăn mới sản phẩm hoặc đồ uống khi phát hiện đã đạt đến ngưỡng thấp (ít hơn ba cốc sữa chua vẫn còn trong tủ lạnh, v.v.); phòng đựng thức ăn có thể gợi ý công thức nấu ăn dựa trên nguyên liệu có sẵn trong nhà bếp; hoặc lò nướng/lò vi sóng có thể tự động tính toán thời gian cần thiết và nhiệt độ để nấu một bữa ăn nhất định, theo loại thiết bị và bữa ăn, v.v.
+ Giám sát video tại nhà: Ngôi nhà có thể được trang bị các camera nhỏ đặt ở một số vị trí trong nhà, nơi có thể truyền video lên Internet để giám sát từ xa và có thể gửi báo động khi phát hiện một số chuyển động trong khu vực được giám sát hoặc hành vi bất thường, khói, carbon monoxide, v.v.
+ Tự động hóa từ xa, nơi các thiết bị có thể được điều khiển từ xa để tạo ra một số hành động: ví dụ: để đóng cửa chớp, đóng rèm, để bật/tắt đèn, TV hoặc PC cho ghi lại các chương trình truyền hình, để bắt đầu nấu bữa ăn đã chuẩn bị, v.v.
+ Quản lý năng lượng để đặt nhiệt độ và ánh sáng trong phòng dựa trên số lượng người trong phòng, thời gian trong ngày, điều kiện bên ngoài, chi phí của tiện ích.
Danh sách này không đầy đủ nhưng nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan tốt về những gì nhà thông minh có thể thực hiện. Nó cho thấy rằng trong những năm tới, nhiều thiết bị gia dụng có thể được kết nối, được tự động
hóa sử dụng kết nối vào Internet.
- Xe cộ/ứng dụng cho ô tô:
Xe hơi đã được trang bị cảm biến từ rất lâu, bắt đầu bằng máy đo tốc độ, hoặc cảm biến áp suất lốp. Và những cái mới luôn được thêm vào theo thời gian, chẳng hạn như cảm biến phát hiện mưa, phát hiện ban đêm, mở cửa, v.v. Sẽ có nhiều hơn nữa trong tương lai sắp tới. Ví dụ, một số camera có thể giám sát sự chú ý của người lái xe và tạo ra cảnh báo nếu người lái xe quá kiệt sức hoặc một số camera để có thể tự động điều khiển ô tô trên đường, v.v. Phạm vi ngắn liên lạc vô tuyến giữa các xe ô tô đang được yêu cầu và sẽ là bắt buộc ngay tại Mỹ và một số nước khác; cảm biến đã có thể theo dõi khoảng cách giữa các ô tô và phát hiện ô tô ở giữa làn đường của mình. IoT có thể cung cấp liên lạc hỗ trợ cho các phương tiện với các phương tiện khác và thông tin liên lạc giữa phương tiện và cơ sở hạ tầng xung quanh.
Ngoài ra, các cảm biến có thể phát hiện một tai nạn, tự động gọi các dịch vụ khẩn cấp (bệnh viện hoặc cảnh sát) và truyền camera trên xe (hiện đã phổ biến trên những chiếc ô tô hiện đại) và hồ sơ y tế của hành khách trên xe đến nhóm ứng phó khẩn cấp và kết hợp nhóm này với bộ dữ liệu (giả sử có phòng cấp cứu nào gần đó).
- Chăm sóc sức khỏe
Chăm sóc sức khỏe là một lĩnh vực được nhiều người nghiên cứu, đặc biệt là với sự bùng nổ chi phí quản lý chăm sóc sức khỏe hiện nay. Sức khỏe của đối tượng được được giám sát và các cảm biến có thể phát hiện các giá trị bất thường từ rất sớm và cảnh báo những người có trách nhiệm (bác sĩ, bệnh viện, gia đình). Một số cảm biến được triển khai trong quần áo, đồng hồ, phụ kiện đeo được, thậm chí cả đồ trang sức để liên tục theo dõi huyết áp, nhịp tim, mức đường huyết, oxy trong máu cấp độ, vị trí đứng, v.v.
Chúng ta cũng có thể tưởng tượng cảm biến có thể nhắc nhở mọi người uống thuốc hoặc thậm chí đề nghị tăng hoặc giảm số lượng quy định của họ theo giá trị hiện tại của một số chỉ số được theo dõi (ví dụ: mức đường huyết đối với bệnh tiểu đường, máu áp suất, v.v.). Cảm biến cũng có thể được định cấu hình để tự động nạp đầy đơn thuốc.
Với những người ốm yếu và những người bị thương, IoT cũng có thể cho phép những người đó ở nhà (thay vì ở bệnh viện), nhưng dưới sự giám sát của nhiều cảm biến IoT, có thể giám sát các khía cạnh khác nhau của cơ thể người, kiểm soát một số hành động và thông báo từ xa cho bác sĩ nếu cần.
IoT cũng có thể được hình dung cho nhiều trường hợp sử dụng khác nhau trong cuộc sống của người dùng. Vì ví dụ, chúng tôi có thể có các cảm biến phát hiện thiếu nước cho cây trồng, phát hiện các hành vi bất thường. Các cảm biến dành cho những người chơi thể thao (ví dụ: đo nhịp tim, thiết bị GPS, v.v.).
Tổng kết chương II
Chương này đã giới thiệu chi tiết hơn về các ứng dụng của mạng 5G đang được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong thực tiễn hiện nay. Nội dung chương đã dẫn giải vai trò của việc truyền dữ liệu trên mạng 5G để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ cần cung cấp. Chi tiết sẽ tiếp tục được trình bày trong các chương tiếp theo.
CHƯƠNG III:
TRUYỀN VIDEO TRÊN MẠNG 5G SIÊU DÀY ĐẶC 3.1. Nhu cầu về mạng 5G
Trong Báo cáo mới nhất của GSA (Global mobile Suppliers Asociation - Hiệp hội các nhà cung cấp di dộng toàn cầu) công bố vào ngày 24/3/2021, tính đến hết quý 4/2020, thuê bao mạng 5G đã tăng 57% với mức đạt 401 triệu thuê bao trên phạm vi toàn cầu (chiếm gần 4,19% tổng số thuê bao toàn cầu).
Theo số liệu dự báo của Omdia, thuê bao di dộng toàn cầu sẽ đạt 10,92 tỷ thuê bao vào năm 2025. Trong đó, thuê bao mạng 5G sẽ đạt 31% thị trường toàn cầu (khoảng 3,39 tỷ thuê bao), mặc dù thuê bao mạng 4G LTE vẫn chiếm 53,3% thị phần toàn cầu.
Theo Công ty Phân tích toàn cầu CCS Insight đã đưa ra một dự báo mới về mạng 5G cho thấy, bất chấp đại dịch đang diễn ra, kết nối với các mạng 5G trên toàn thế giới sẽ tăng gấp 3 lần trong năm nay lên 670 triệu và sẽ đạt 3,6 tỷ kết nối vào năm 2025.
Hình 3. 1 - Kết nối 5G trên toàn cầu giai đoạn 2019-20253
Tại Việt Nam, từ cuối năm 2020, 03 nhà mạng lớn gồm Viettel, VinaPhone, MobiFone đã được cấp phép và triển khai thử nghiệm thương mại mạng 5G tại hai thành phố Hà Nội và TP.HCM [7]. Việc thử nghiệm mạng 5G là cơ hội để các nhà mạng có thể xây dựng mô hình kinh doanh phù hợp, dự kiến
mức giá cả, chi phí sử dụng tài nguyên trước khi mạng 5G chính thức được cấp phép. Việt Nam thuộc top những quốc gia đi đầu trên thế giới về việc triển khai mạng 5G. Do vẫn còn đang trong giai đoạn vận hành thử nghiệm, mạng 5G thương mại hiện mới chỉ được triển khai tại 2 thành phố lớn là Hà Nội và TP. HCM. Cụ thể như sau:
Viettel: Nhà mạng Viettel được Bộ TT&TT cấp phép thử nghiệm thương mại mạng 5G tại Hà Nội. Phạm vi phủ sóng thử nghiệm mạng 5G của Viettel bao gồm các tuyến phố chính thuộc địa bàn 3 quận Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Ba Đình. Tổng cộng sẽ có 100 trạm thu phát sóng 5G được Viettel triển khai tại khu vực thử nghiệm. Trong đó, có 15 trạm mạng 5G là sản phẩm Make in Vietnam và 85 trạm của Ericsson (Thụy Điển). Số liệu đến tháng 2/2021, 17.500 thuê bao đã đăng ký thành công gói mạng 5G khuyến mại trên 29.000 máy đang hỗ trợ mạng 5G mạng Viettel. Dự kiến quý 4/2021, 30 tỉnh/thành lớn, các khu công nghiệp, khu đô thị sẽ được phủ sóng mạng 5G. Xa hơn trong giai đoạn 2023 – 2025, Viettel sẽ triển khai mạng 5G diện rộng và cung cấp thương mại các dịch vụ eMBBm, uRLLCm mMTC. Đến năm 2026, Viettel sẽ triển khai mạng diện rộng trên toàn quốc.
VNPT-VinaPhone: Đây là nhà mạng được cấp phép thử nghiệm thương mại mạng 5G đầu tiên tại 2 thành phố lớn là Hà Nội và TP.HCM. Tại Hà Nội: Vùng phủ sóng mạng 5G của VinaPhone tại Hà Nội sẽ bao gồm các tuyến phố thuộc quận Hoàn Kiếm và quận Hai Bà Trưng với các địa điểm quen thuộc như khu vực xung quanh Hồ Gươm, Nhà hát Lớn, Nhà thờ Lớn, phố Tràng Tiền, Lý Thường Kiệt, Trần Hưng Đạo, Quang Trung,... Tại TP.HCM: Vùng phủ sóng của mạng VinaPhone là tại Quận 1 (khu vực vườn hoa Nguyễn Huệ, bến Bạch Đằng, nhà thờ Đức Bà, đường Đồng Khởi,...) và Quận 3 (đường Paster, Hồ con Rùa, Nhà văn hóa Thanh Niên,…)
MobiFone: Nhà mạng MobiFone được Bộ TT&TT cấp phép thử nghiệm thương mại mạng 5G ở khu vực TP.HCM. Theo giấy phép này, MobiFone sẽ triển khai thử nghiệm thương mại 5G tại Quận 1. Nhà mạng này đã hoàn thành xong khâu lắp đặt khoảng 50 trạm mạng 5G. Người dùng MobiFone hiện có thể truy cập mạng 5G tại số 80 Nguyễn Du (phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM) và một vài tuyến phố quanh khu vực nhà thờ Đức Bà. Trong thời gian tới, nhà mạng này sẽ triển khai thử nghiệm mạng 5G tại các khu vực khác của Quận 1.
Đối với các dịch vụ cung cấp trên mạng 5G, truyền video là dịch vụ có nhu cầu phát triển mạnh mẽ nhất. Theo thông tin đăng tải trên website của Cục Tần số vô tuyến điện - Bộ Thông tin và Truyền thông, dự kiến mức tiêu thụ nội dung video trên điện thoại thông minh và máy tính bảng sẽ tăng 300% vào năm 2022.
Video sẽ chiếm 75% tổng lưu lượng truy cập di động.
3.2. Mạng 5G siêu dày đặc
Kể từ khi bắt đầu nền công nghiệp di động, việc phân chia tế bào và mật độ hóa là một trong những phương pháp hiệu quả để cung cấp chất lượng dịch vụ tốt nhất nhằm cải thiện trải nghiệm người dùng. Sự phổ biến của việc truy cập các ứng dụng bao gồm video độ nét cao, thực tế ảo, thực tế tăng cường và điện toán đám mây đã định nghĩa kỷ nguyên mới của truyền thông di động. Lưu lượng truy cập của khách hàng ngày càng tăng đã yêu cầu thay đổi mô hình trong tất cả các khía cạnh của mạng di động.
Trong những năm gần đây, mạng 5G UDN đã nổi lên như một giải pháp tiềm năng trước những thách thức trong việc đáp ứng các yêu cầu tốc độ truy cập cao của mạng 5G (lên tới 10 Mbps/m2). 5G UDN là một mạng có mật độ tài nguyên vô tuyến cao hơn nhiều so với các mạng hiện tại, tức là mạng di động dày đặc hơn về mật độ của các trạm cơ sở lớn (MBS – Macro Base Station), các trạm cơ sở nhỏ (SBS – Small cell Base Station) và các MU [8].
Hình 3. 2 - Mạng 5G siêu dày đặc [8]