CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G BƯỚC ĐỆM CHO
3.2. Bước đệm cho Internet của vạn vật
Hệ thống thông tin di động 5G là một chủ đề lớn tại Triển lãm Mobile World Congress (MWC) 2015, nhưng các chuyên gia cho rằng công nghệ này vẫn chưa được đưa vào sử dụng cho đến năm 2020. Trong vòng 5 năm tới bạn có thể sẽ khỏe mạnh hơn, an toàn hơn, làm việc hiệu quả, thông minh hơn nhờ những thiết bị công nghệ hiện đại trong thế giới xung quanh, nhờ vào các công nghệ mạng không dây tương lai nhanh hơn và mạnh hơn.
Công nghệ mạng truyền thông không dây thế hệ thứ năm, gọi là 5G, được xem là chìa khóa đi vào thế giới Internet của vạn vật (IoT). Trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ môi trường.
Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp vào các thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe hơi và thiết bị đeo (wearable),…
Một cuộc khảo sát mới đây của Công ty IHS Markit về khai thác mạng di động cho biết, mạng di động 5G như là một công cụ cho ngành công nghiệp nhiều
47
hơn là cho người dùng điện thoại thông minh. Nhưng người tiêu dùng sẽ không phải lo lắng về sự tắc nghẽn đường truyền mạng, bởi công nghệ mạng LTE vẫn cho tốc độ rất nhanh.
Dựa trên những kết quả mới nhất mà Công ty IHS Markit nghiên cứu, càng ngày, mạng 5G sẽ xử lý được những việc mà mạng 4G không thể làm được, trong khi đó, công nghệ mạng LTE vẫn sẽ tiếp tục xử lý những công việc mà đã được thiết kế cho nó trước đó 79% trong số các khảo sát của các nhà cung cấp dịch vụ cho biết, công nghệ mạng 5G sẽ là chìa khóa mở ra thế giới internet của vạn vật, một thế giới mà hàng tỷ vật dụng hàng ngày có thể kết nối trực tuyến với nhau.
Có thể nói, giới công nghệ hiện nay mong đợi rất nhiều từ những lợi ích thiết thực của các mạng di động thế hệ tiếp theo. Mạng 5G sẽ giúp những công nghệ quan trọng như: tương tác thực tế, rô bốt, xe tự lái và thực tế ảo trở nên phổ biến - hơn. Mục tiêu là để đạt được một phần nghìn giây nhanh hơn công nghệ mạng LTE có thể đạt được.
Ngoài việc tốc độ được cải thiện nhanh hơn hàng trăm lần so với công nghệ mạng hiện nay, công nghệ 5G sẽ giảm thiểu đáng kể độ trễ trong lĩnh vực truyền dữ liệu trực tuyến. Trong khi đó, công nghệ LTE có thể sẽ tiếp tục xử lý công nghệ băng thông rộng cho những thiết bị như điện thoại và máy tính bảng. Theo khảo sát, có tới 75% các hãng vận tải nghĩ rằng công nghệ 5G nên cùng tồn tại song song với công nghệ 4G thay vì thay thế chúng.
Trong khi đó, công nghệ 4G vẫn đang được cải thiện. Hãng Verizon Wireless ngày 29-8 đã giới thiệu một tính năng có thể tăng tốc độ mạng LTE lên mức cao nhất là 50%. Tính năng này có tên Verizon LTE Advanced, có thể kết nối cùng hai hoặc ba kênh không dây đến một chiếc điện thoại hoặc một thiết bị khác.
Theo dự báo của nhà sản xuất thiết bị mạng Cisco Systems, tới năm 2020, thế giới sẽ có hơn 50 tỷ thiết bị được kết nối các mạng di động, từ những vật dụng trong nhà như tivi, tủ lạnh, máy giặt, lò vi sóng, cho đến những bộ trang phục gắn cảm biến, hay những phương tiện như tàu hỏa, xe hơi…
48
Dù sớm hay muộn, công nghệ mạng 5G cũng sẽ được ứng dụng, hiệu suất cao hơn, mang đến cho người dùng những trải nghiệm chưa từng có.
Ngày nay, Hệ thống thông tin di động mà smartphone và các thiết bị kết nối Internet chủ yếu dựa trên công nghệ 4G. Nhưng công nghệ mạng truyền thông không dây thế hệ thứ năm, được gọi là 5G, với hiệu suất cao hơn đang được phát triển và hứa hẹn sẽ mang đến những trải nghiệm chưa từng có.
Hệ thống thông tin di động 5G được xem là chìa khóa để chúng ta đi vào thế giới Internet của vạn vật (IoT), trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ môi trường. Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp vào các thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe hơi và thiết bị đeo (wearable).
Công nghệ Internet của vạn vật dự kiến sẽ được áp dụng cho hàng tỷ thiết bị cũng như ứng dụng, từ những chiếc tủ lạnh cho đến không gian đậu xe hay các ngôi nhà cũng sẽ trở nên thông minh hơn trong tương lai. Tất cả những bộ cảm biến sẽ tạo ra hàng núi dữ liệu nên do đó sẽ thúc đẩy các nhà cung cấp mạng di động phải chi tiêu hàng tỷ USD để nâng cấp hạ tầng mạng của họ cho công nghệ 5G, nhằm có thể đủ sức đáp ứng nhu cầu truyền tải ngày càng tăng của thế giới Internet của vạn vật dữ liệu.
Trong tương lai, các thiết bị trong nhà của bạn có thể “nói chuyện” với nhau.
Bạn sẽ biết khi nào bọn trẻ của mình trở về nhà và những chiếc xe hơi đang chạy trên đường sẽ có thể tự điều khiển hay thậm chí có thể giao tiếp với nhau để tránh tai nạn. Mọi người cũng thường nói đùa rằng những chiếc tủ lạnh trong tương lai có thể kết nối với mạng Internet, nhưng ý tưởng này chắc chắn không chỉ là lời tiếp thị rao hàng suôn. Tất cả là nhờ vào Hệ thống thông tin di động 5G.
49
So sánh tốc độ ủa các Hệ ống thông tin di độ c th ng 3G, 4G và 5G.
Hình 21: So sánh tốc độ các hệ ố th ng thông tin di động
Theo các nhà phát minh, H thệ ống thông tin di động 5G s ẽ có tốc đ nhanh ộ hơn khoảng 100 l n so v i H thầ ớ ệ ống thông tin di động 4G hi n nay, giúp m ra ệ ở nhiều khả năng mới và hấp dẫn. Lúc đó, xe tự lái có thể đưa ra những quyết định quan trọng tùy theo thời gian và hoàn cảnh. Tính năng chat video sẽ có hình ảnh mượt mà và trôi chảy hơn, làm cho chúng ta cảm thấy như đang ở trong cùng m t ộ mạng nội bộ. Các cơ quan chức năng trong thành phố có thể theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thông, mức đ ô nhiễm và nhu cầu tại các bãi đậu xe, do đó có thể ửi ộ g những thông tin này đến những chiếc xe thông minh của mọi người dân theo thời gian thực.
Thật sự thì giới công nghệ hiện nay đang mong đợi rất nhiều từ những lợi ích thiết thực của các mạng di động thế hệ tiếp theo. Hệ thống thông tin di động 5G sẽ giúp cho công nghệ tương tác thực tế (Augmented Reality - AR) vàthực tế ảo (Virtual Reality VR) trở nên phổ biến hơn.-
Công nghệ AR sẽ cung cấp cho người dùng những thông tin như hướng dẫn đường đi, giá cả sản phẩm hoặc tên của người quen khi nhìn thế giới thực qua các thiết bị tương thích, chẳng hạn như chiếu dữ liệu lên kính chắn gió của xe hơi.
Trong khi đó, công nghệ VR sẽ tạo ra một cái nhìn về một thế giới hoàn toàn nhân tạo. Cả hai công nghệ này đều cần tốc độ mạng mạnh mẽ để “kéo” dữ liệu mới gần như ngay lập tức.
50
Hiện nay, tốc độ tải về cao nhất của Hệ thống thông tin di động 4G chính xác là 150 Mbps và Hệ thống thông tin di động 5G dự kiến sẽ có tốc độ ít nhất là 10Gbps, đủ nhanh để tải những bộ phim HD chỉ trong vài giây thay vì nhiều phút như bây giờ.
Ngoài việc tốc đ ộ được cải thiện nhanh hơn hàng trăm lần so v i công nghớ ệ mạng hiện nay, Hệ thống thông tin di động 5G sẽ giảm thiểu đáng kể độ ễ tr trong lĩnh vực truy n d li u tr c tuy n. Thề ữ ệ ự ế ời gian lý tưởng c n cho m t chiầ ộ ếc xe để “nói”
với những chiếc chạy đằng sau là nó ắt đầu phanh khẩn cấp trong Hệ ống thông b th tin di động 4G hi n nay là kho ng t 15-25 msệ ả ừ . Độ ễ đó sẽ ả tr gi m xu ng ch còn 1 ố ỉ ms i v i tđố ớ ốc độ H ệ thống thông tin di động 5G như công bố.
Dù sớm hay muộn, Hệ thống thông tin di động 5G cũng đang đến. Theo dự báo của nhà sản xuất thiết bị mạng Cisco Systems, tới năm 2020, thế giới sẽ có hơn 50 tỷ thiết bị được kết nối vào các mạng di động. Từ những vật dụng trong nhà như TV, tủ lạnh, máy giặt, lò vi sóng, cho đến những bộ trang phục gắn cảm biến, hay những vật thể chuyển động như tàu hỏa, xe hơi…
Tuy nhiên, để cung cấp dịch vụ 5G, các nhà mạng sẽ cần phải tăng cường hạ tầng cơ sở mạng lưới (gọi là trạm gốc). Họ có thể bắt đầu bằng cách khai thác dải phổ hiện còn trống. Sóng tín hiệu với tần số đo MHz sẽ được nâng cao lên thành GHz hay thậm chí nhanh hơn. Tần số giao tiếp của điện thoại hiện nay ở dưới mức 3GHz nhưng Hệ thống thông tin di động 5G sẽ yêu cầu những băng tần cao hơn.
Một vấn đề khác nữa, để tín hiệu sóng vô tuyến có thể phát ở tần số cao hơn thì việc truyền tải dữ liệu trong một khoảng cách dài hơn hoặc có thể xuyên qua các tòa nhà hay bức tường trên đường đi cũng sẽ khó khăn hơn.
Để bù l i, các hãng cung c p m ng s d a trên công ngh anten ạ ấ ạ ẽ ự ệ na tiên ti n ế hơn. Chúng bao gồm nhi u anten MIMO có th g i nhi u tín hi u vô tuy n song ề để ể ử ề ệ ế song, đồng th i s d ng k thuờ ử ụ ỹ ật beamforming trong đó giúp tập trung năng lượng để phát tín hi u theo mệ ột hướng c th . ụ ể
Các hãng cũng sẽ xây dựng các trạm gốc liên kết chặt chẽ hơn với nhau để cải thiện khả năng kết nối cho điện thoại khi đến gần. Họ cũng sẽ mở rộng kích thước
51
các ô sóng lớn tầm xa (macro cell) hiện nay có thể lên tới khoảng 30km, với rất nhiều ô sóng nhỏ tầm ngắn (small cell) trong đó có thể bao phủ lên đến vài trăm mét. Việc thiết lập một "macro cell" và chi phí vận hành tốn hàng trăm nghìn USD, trong khi việc gắn các ô nhỏ vào mỗi khối trên cột điện tốn hàng chục nghìn USD một chiếc, hãng Fujitsu cho biết.
Hiện vẫn còn quá sớm để có thể xác định chi phí đầu tư cho một Hệ thống thông tin di động 5Gsẽ có giá bao nhiêu, nhưng các hãng cung cấp mạng ước đoán có thể phải mất khoảng 1.700 tỷ USD cho đến năm 2020, theo Dan Warren, một chuyên gia công nghệ cao cấp trong ngành công nghiệp thông tin di động.
Internet của vạn vật sẽ mang khách hàng đến cho các nhà mạng 5G. Thị trường này sẽ đạt hơn 3.000 tỷ USD vào năm 2020, theo dự đoán của hãng nghiên cứu IDC. Cisco, vốn là hãng đang đầu tư mạnh vào lĩnh vực Internet của vạn vật, dự đoán thị trường sẽ có giá trị khoảng 19.000 tỷ USD trong thập kỷ tới.