6G là gì? Tổng quan về mạng và công nghệ 6G

6G (không dây thế hệ thứ sáu) là sự kế thừa của công nghệ di động 5G . Mạng 6G sẽ có thể sử dụng tần số cao hơn mạng 5G và cung cấp dung lượng cao hơn đáng kể và độ trễ thấp hơn nhiều . Một trong những mục tiêu của internet 6G sẽ là hỗ trợ giao tiếp với độ trễ micro giây. Tốc độ này nhanh hơn 1.000 lần – hoặc độ trễ là 1/1000 – so với thông lượng một phần nghìn giây .

Thị trường công nghệ 6G được kỳ vọng sẽ tạo điều kiện cho những cải tiến lớn về hình ảnh, công nghệ hiện diện và nhận biết vị trí . Hoạt động kết hợp với trí tuệ nhân tạo ( AI ), cơ sở hạ tầng tính toán của 6G sẽ tự động xác định vị trí tốt nhất để tính toán xảy ra; điều này bao gồm các quyết định về lưu trữ , xử lý và chia sẻ dữ liệu .

Ưu điểm của 6G so với 5G là gì?

6G dự kiến ​​sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu 1 terabyte mỗi giây. Các điểm truy cập sẽ có thể phục vụ nhiều khách hàng đồng thời thông qua đa truy cập phân chia theo tần số trực giao . Mức dung lượng và độ trễ này sẽ mở rộng hiệu suất của các ứng dụng 5G và mở rộng phạm vi khả năng hỗ trợ các ứng dụng sáng tạo trong kết nối không dây, nhận thức, cảm biến và hình ảnh.

Tần số cao hơn của 6G sẽ cho phép tốc độ lấy mẫu nhanh hơn nhiều , ngoài việc cung cấp thông lượng tốt hơn đáng kể và tốc độ dữ liệu cao hơn. Sự kết hợp của các sóng dưới mm (ví dụ, bước sóng nhỏ hơn một milimét) và tính chọn lọc tần số để xác định tốc độ hấp thụ điện từ tương đối có thể dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong công nghệ cảm biến không dây.

Điện toán biên di động (MEC) sẽ được tích hợp vào tất cả các mạng 6G, trong khi nó phải được thêm vào các mạng 5G hiện có. Điện toán biên và lõi sẽ được tích hợp liền mạch hơn như một phần của khung cơ sở hạ tầng tính toán / truyền thông kết hợp vào thời điểm mạng 6G được triển khai. Cách tiếp cận này sẽ mang lại nhiều lợi thế tiềm năng khi công nghệ 6G đi vào hoạt động, bao gồm cải thiện khả năng tiếp cận các khả năng của AI.

Khi nào có Internet 6G?

Internet 6G dự kiến ​​sẽ ra mắt thương mại vào năm 2030. Công nghệ này sử dụng nhiều hơn mạng truy cập vô tuyến phân tán ( RAN ) và phổ terahertz (THz) để tăng dung lượng, giảm độ trễ và cải thiện việc chia sẻ phổ tần. Trong khi một số cuộc thảo luận ban đầu đã diễn ra để xác định 6G, các hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) đã bắt đầu một cách nghiêm túc vào năm 2020.

Ví dụ, Trung Quốc đã phóng vệ tinh thử nghiệm 6G được trang bị hệ thống THz, trong khi các công ty công nghệ khổng lồ Huawei Technologies và China Global được cho là có kế hoạch phóng vệ tinh 6G tương tự vào năm 2021. Nhiều vấn đề liên quan đến việc triển khai vô tuyến sóng milimet cho 5G phải được giải quyết kịp thời cho các nhà thiết kế mạng để giải quyết những thách thức của 6G.

6G sẽ hoạt động như thế nào?

Dự kiến, các giải pháp cảm biến không dây 6G sẽ sử dụng có chọn lọc các tần số khác nhau để đo mức độ hấp thụ và điều chỉnh tần số cho phù hợp. Phương pháp này có thể thực hiện được vì các nguyên tử và phân tử phát ra và hấp thụ bức xạ điện từ ở các tần số đặc trưng, ​​và các tần số phát xạ và hấp thụ là như nhau đối với bất kỳ chất nào.

6G sẽ có ý nghĩa lớn đối với nhiều phương pháp tiếp cận của chính phủ và ngành đối với an toàn công cộng và bảo vệ tài sản quan trọng như:

• phát hiện mối đe dọa;
• theo dõi sức khỏe;
• tính năng và nhận dạng khuôn mặt ;
• ra quyết định trong các lĩnh vực như thực thi pháp luật và hệ thống tín dụng xã hội;
• đo chất lượng không khí;
• cảm nhận khí và độc tính.

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

Chúng ta có cần 6G không?

Thế hệ thứ sáu của mạng di động sẽ tích hợp một loạt các công nghệ khác nhau trước đây, bao gồm chuyên sâu và phân tích dữ liệu lớn . Sự ra đời của 5G đã mở đường cho phần lớn sự hội tụ này.

Nhu cầu triển khai tính toán biên để đảm bảo thông lượng tổng thể và độ trễ thấp cho các giải pháp truyền thông siêu đáng tin cậy, độ trễ thấp là động lực quan trọng của 6G. Nhu cầu hỗ trợ giao tiếp giữa máy và máy trong Internet vạn vật ( IoT ) cũng là một động lực.Hơn nữa, mối quan hệ chặt chẽ đã được xác định giữa 6G và máy tính hiệu năng cao ( HPC ). Trong khi các tài nguyên điện toán biên sẽ xử lý một số dữ liệu IoT và thiết bị di động, phần lớn trong số đó sẽ yêu cầu nhiều tài nguyên HPC tập trung hơn để xử lý.

Ai đang làm việc trên công nghệ 6G?

Cuộc đua đến 6G sẽ thu hút sự chú ý của nhiều thành phần trong ngành, bao gồm cả nhà cung cấp thử nghiệm và đo lường Keysight Technologies, đã cam kết phát triển nó. Điều này có thể khiến cuộc đua tiếp cận 5G trở nên nhỏ bé so với việc chờ đợi xem quốc gia nào thống trị thị trường công nghệ 6G cũng như các ứng dụng và dịch vụ liên quan của nó.

Các dự án lớn đang được thực hiện, bao gồm:

Đại học Oulu ở Phần Lan đã khởi động dự án nghiên cứu 6Genesis để phát triển tầm nhìn 6G cho năm 2030. Trường cũng đã ký một thỏa thuận hợp tác với Tổ chức xúc tiến vượt xa 5G của Nhật Bản để điều phối công việc của Nhóm nghiên cứu hàng đầu 6G của Phần Lan về công nghệ 6G.

• Viện Nghiên cứu Điện tử và Viễn thông của Hàn Quốc đang tiến hành nghiên cứu dải tần terahertz cho 6G và dự đoán tốc độ dữ liệu nhanh hơn 100 lần so với mạng 4G LTE và nhanh hơn 5 lần so với mạng 5G.
• Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin Trung Quốc đang đầu tư và giám sát việc nghiên cứu và phát triển 6G ở nước này.
• Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ ( FCC ) vào năm 2020 đã mở tần số 6G để kiểm tra phổ tần cho các tần số trên 95 gigahertz (GHz) đến 3 THz.
• Các công ty truyền thông Ericsson (Thụy Điển) và Nokia (Phần Lan) đang dẫn đầu Hexa-X, một tập đoàn mới được thành lập ở Châu Âu gồm các nhà lãnh đạo học thuật và công nghiệp làm việc để thúc đẩy nghiên cứu tiêu chuẩn 6G.

Các cam kết của nhà cung cấp đối với 6G bao gồm các công ty cơ sở hạ tầng lớn như Huawei , Nokia và Samsung, tất cả đều đã báo hiệu rằng họ có R&D trong các hoạt động.

Phạm vi tương lai của mạng 6G

Khoảng 10 năm trước, cụm từ “Beyond 4G (B4G)” được đặt ra để chỉ nhu cầu thúc đẩy sự phát triển của 4G vượt ra ngoài tiêu chuẩn LTE. Không rõ 5G có thể đòi hỏi những gì và chỉ có các nguyên mẫu cấp độ R & D trước tiêu chuẩn mới được thực hiện vào thời điểm đó. Thuật ngữ B4G tồn tại một thời gian, dùng để chỉ những gì có thể có và có khả năng hữu ích ngoài 4G. Trớ trêu thay, tiêu chuẩn LTE vẫn đang phát triển và một số khía cạnh sẽ được sử dụng trong 5G.

Tương tự như B4G, Beyond 5G (B5G) được coi là con đường dẫn đến các công nghệ 6G sẽ thay thế các khả năng thế hệ thứ năm và các ứng dụng 5G. Nhiều triển khai không dây riêng của 5G liên quan đến LTE, 5G và điện toán biên cho các khách hàng doanh nghiệp và công nghiệp đã giúp đặt nền móng cho 6G.

Mạng không dây 6G thế hệ tiếp theo sẽ tiến thêm một bước nữa. Họ sẽ tạo ra một mạng lưới các nhà cung cấp thông tin liên lạc – nhiều người trong số họ là các nhà cung cấp tự thân – theo cách mà năng lượng mặt trời quang điện đã mang lại khả năng đồng phát trong lưới điện thông minh .

Các trung tâm dữ liệu đã phải đối mặt với những thay đổi lớn do 5G, chẳng hạn như ảo hóa , mạng có thể lập trình , điện toán biên và các vấn đề xung quanh việc hỗ trợ đồng thời mạng công cộng và mạng riêng. Ví dụ: một số khách hàng doanh nghiệp có thể muốn kết hợp RAN tại chỗ với máy tính kết hợp tại chỗ và máy tính lưu trữ – tương ứng cho điện toán biên và lõi – và các yếu tố mạng lõi được lưu trữ tại trung tâm dữ liệu cho mạng doanh nghiệp tư nhân hoặc các nhà cung cấp dịch vụ thay thế .

Mạng vô tuyến 6G sẽ cung cấp thông tin liên lạc và thu thập dữ liệu cần thiết để tích lũy thông tin. Tuy nhiên, cần phải có một cách tiếp cận hệ thống đối với thị trường công nghệ 6G. Nó sẽ bao gồm khả năng phân tích dữ liệu, AI và tính toán thế hệ tiếp theo sử dụng HPC và điện toán lượng tử .

Ngoài những thay đổi sâu sắc trong RAN, cấu trúc mạng truyền thông cốt lõi cũng sẽ biến đổi khi nhiều công nghệ mới hội tụ với 6G. Đáng chú ý, AI sẽ chiếm vị trí trung tâm với 6G. Ngoài ra, có tiềm năng cho cái gọi là lõi nano nổi lên như một lõi điện toán chung bao gồm các yếu tố của HPC và AI. Giả sử tầm nhìn này được thực hiện, lõi nano không cần phải là một phần tử mạng vật lý, mà là một tập hợp logic của một mạng tài nguyên tính toán, được chia sẻ bởi nhiều mạng và hệ thống.

Mạng 6G sẽ tạo ra nhiều dữ liệu hơn đáng kể so với mạng 5G và điện toán sẽ phát triển để bao gồm sự phối hợp giữa các nền tảng cốt lõi và biên. Để đáp ứng với hai thay đổi đó, các trung tâm dữ liệu sẽ phải phát triển. Khả năng 6G trong việc cảm nhận, hình ảnh và xác định vị trí sẽ tạo ra một lượng lớn dữ liệu phải được quản lý thay mặt cho chủ sở hữu mạng, nhà cung cấp dịch vụ và chủ sở hữu dữ liệu.

Lợi ích 6G

Bất kỳ thứ gì bạn sử dụng kết nối mạng ngay bây giờ sẽ được cải thiện đáng kể trên mạng 6G. Theo nghĩa đen, mọi cải tiến duy nhất mà 5G mang lại sẽ biểu hiện như một phiên bản nâng cao, thậm chí tốt hơn trên mạng 6G.

Chúng tôi đã được định sẵn để có các hệ thống VR và AR mạnh mẽ hơn với 5G, cùng với các thành phố và trang trại thông minh được kết nối với nhau, AI trong tầm tay của chúng tôi, rô bốt thông minh làm việc trong nhà máy, giao tiếp giữa xe với xe (V2V), v.v. 6G sẽ tiếp tục hỗ trợ tất cả các lĩnh vực đó với sức mạnh lớn hơn, đồng thời cung cấp nhiều băng thông hơn nữa để cuối cùng sẽ mở rộng sự đổi mới hơn nữa, thậm chí có thể vào các lĩnh vực mà chúng tôi chưa khai thác hoặc thậm chí đã xem xét. Hãy nghĩ đến các ứng dụng thực tế ảo sống động hơn và các cuộc gọi video ba chiều, sống động như thật.

Ví dụ, Marcus Weldon của Nokia Bell Labs , nói rằng 6G sẽ là “ trải nghiệm giác quan thứ sáu cho con người và máy móc ”, nơi sinh học gặp gỡ AI.

Nhà điều hành điện thoại Nhật Bản NTT Docomo dự đoán 6G sẽ kích hoạt ” sự tinh vi của sự kết hợp vật lý mạng ” , điều mà tài liệu tuyên bố sẽ được yêu cầu vào những năm 2030. Theo họ, điều này sẽ giúp ” không gian mạng có thể hỗ trợ suy nghĩ và hành động của con người trong thời gian thực thông qua các thiết bị đeo được và thiết bị siêu nhỏ gắn trên cơ thể con người. ”

Phần lớn điều làm cho 5G trở nên tuyệt vời là độ trễ thấp khoảng 4 ms, nhưng mạng 6G có thể làm giảm điều này hơn nữa, thậm chí có thể đến mức chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng độ trễ gần như bằng không . Thời gian bắt đầu cho phim, TV và trò chơi sẽ chỉ bị giới hạn bởi thời gian màn hình bật nguồn và các cuộc gọi điện video có thể rõ ràng như pha lê khi đứng trước mặt người khác.

Như chúng ta đã thấy trước đây với 3G, 4G và 5G, khi dung lượng của mạng tăng lên thì các ứng dụng của nó cũng vậy. Điều này sẽ tạo ra một hiệu ứng đáng kinh ngạc khi các sản phẩm và dịch vụ mới có thể được xây dựng để tận dụng băng thông của 6G và các tính năng cải tiến khác ở mức tối đa của chúng.

6G và 5G: Sự khác biệt là gì?

Tốc độ và độ trễ sẽ là điểm phân biệt rõ ràng nhất giữa 6G và 5G. Đây là yếu tố phân biệt 5G và 4Gvề mặt hiệu suất, vì vậy chúng ta cũng có thể mong đợi 6G sẽ nhanh hơn gấp nhiều lần so với 5G.

Nếu các mục tiêu ban đầu cuối cùng được đáp ứng, mạng 6G được cho là sẽ có công suất gấp 50-100 lần so với mạng 5G. Ngoài ra, trong đó 5G phải hỗ trợ 1 triệu thiết bị cho mỗi km vuông, 6G được đề xuất hỗ trợ 10 triệu thiết bị.

6G sẽ nhanh như thế nào? Không có gì phải nói ngay bây giờ, nhưng ngay cả với 5G, chúng tôi đang thấy tốc độ lên đến 1 Gbps trong các trường hợp lý tưởng. 6G hoàn toàn sẽ đứng đầu điều đó, nhưng bao nhiêu vẫn còn là câu hỏi. Chúng ta có thể thấy tốc độ vài trăm gigabit mỗi giây, hoặc thậm chí là phạm vi tính bằng terabyte . Samsung Electronics đã thử nghiệm công nghệ 6G với tốc độ nhanh hơn 50 lần so với 5G

Về việc 6G sẽ nhanh hơn 5G như thế nào vẫn đang được phát hành, nhưng chúng ta có thể giả định rằng nó sẽ liên quan đến việc sử dụng tần số siêu cao (sóng milimet) của phổ vô tuyến. Dung lượng băng thông của 5G nằm ở chỗ nó sử dụng tần số vô tuyến cao ; bạn càng tăng phổ tần số vô tuyến lên cao, bạn càng có thể mang theo nhiều dữ liệu hơn. 6G cuối cùng có thể đạt đến giới hạn trên của phổ vô tuyến và đạt đến mức tần số cực cao 300 GHz, hoặc thậm chí dải terahertz.

Tuy nhiên, giống như chúng ta đang thấy bây giờ với các biến thể mạng 5G cực nhanh được bản địa hóa cực kỳ mạnh do các giới hạn cố hữu của sóng milimet, vấn đề tương tự cũng sẽ xảy ra trong mạng 6G. Ví dụ, phạm vi bức xạ terahertz là khoảng 10 mét, quá ngắn đối với phạm vi bao phủ 6G đáng kể.

Có lẽ vào năm 2030, chúng tôi sẽ phát triển những cách mới để khuếch đại tín hiệu đủ xa để tránh xây dựng hàng nghìn tháp di động 6G mới. Hoặc có thể chúng ta sẽ tìm ra những phương pháp tốt hơn để truyền một lượng lớn dữ liệu, như những nhà nghiên cứu này, vào năm 2022, đã sử dụng một loại máy phát mới tạo ra chùm tia hội tụ (sóng milimet xoáy) để mang nhiều thông tin hơn; 1 TB dữ liệu đã được di chuyển trong một giây.

Mạng 7G là gì và tại sao nó lại cần thiết?

Mặc dù mạng 6G dự kiến ​​sẽ không hoạt động cho đến ít nhất là năm 2032, nhưng nghiên cứu đã bắt đầu về công nghệ không dây thế hệ thứ bảy (7G). Viện Kỹ sư Điện và Điện tử ( IEEE ), thông qua nhóm làm việc Thông lượng cực cao, đang phát triển đặc điểm kỹ thuật 802.11be cho 7G và chứng nhận ngành cùng với Wi-Fi Alliance .

Tiêu chuẩn sửa đổi của IEEE dự kiến ​​vào tháng 5 năm 2024. Nó sẽ cung cấp cho các nhà sản xuất thiết bị các thông số kỹ thuật thiết kế để điều chỉnh khả năng tương tác và hiệu suất.

Mạng 6G đang cố gắng mở rộng kết nối Ethernet gigabit (Gb) nhanh với các thiết bị thương mại và tiêu dùng. 6G dự kiến ​​sẽ cung cấp thông lượng và luồng dữ liệu cao hơn đáng kể. Như đã hình dung, 6G sẽ cho phép những điều sau:

• cung cấp tốc độ dữ liệu tối đa là 9,6 Gbps – 5G được đánh giá là cung cấp 3,5 Gbps;
• triển khai lên đến ba kênh băng thông 160 megahertz; và
• ghép kênh lên đến tám luồng không gian.

6GE (chữ “E” là viết tắt của phần mở rộng) là một bước tạm thời giữa 6G và 7G. Các kết nối này sử dụng kênh 6 GHz mới được cấp phép mở rộng các tần số khả dụng được sử dụng để truyền tín hiệu 6G. FCC vào năm 2020 là cơ quan quản lý đầu tiên bật đèn xanh cho phổ tần 6 GHz để giúp thúc đẩy sự đổi mới của các thiết bị Wi-Fi 6GE.

Công nghệ 7G sẽ đại diện cho một bước nhảy vọt về băng thông để hỗ trợ khối lượng công việc cực lớn. Ví dụ, 7G có tiềm năng cho phép kết nối không dây toàn cầu liên tục thông qua tích hợp trong mạng vệ tinh để chụp ảnh trái đất, viễn thông và điều hướng. Các doanh nghiệp có thể triển khai 7G để tự động hóa các quy trình sản xuất và hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu tính sẵn sàng cao, độ trễ có thể dự đoán được hoặc chất lượng dịch vụ được đảm bảo.

So với 6G, 7G được thiết kế để làm những việc sau:

• cung cấp dữ liệu lên đến 46 Gbps – gần gấp năm lần tốc độ của dự báo 6G;
• tăng gấp đôi kích thước của kênh lên 320 MHz; và
• đủ khả năng cung cấp 16 luồng không gian, so với 8 luồng trong 6G.

Kết luận

Bài viết trên của VIETTELNET tổng hợp một phần kiến thức về mạng di động thế hệ thứ sáu. Ở Việt Nam sự phát triển của công nghệ 5G vẫn còn một chặng đường dài phía trước và  5G có tuổi thọ 20 năm. Còn với công nghệ mới 6G thì chúng ta cùng chờ xem trong tương lai, mạng di động này sẽ phát triển ra sao.