Tính đến thời điểm hiện tại, hệ thống truyền thông di động thế hệ thứ năm (5G) đã được triển khai ở nhiều quốc gia và số lượng thuê bao 5G đã đạt đến quy mô rất lớn. Đã đến lúc giới học thuật và ngành công nghiệp chuyển sự chú ý của họ sang thế hệ tiếp theo đó là nghiên cứu và phát triển các hệ thống truyền thông 6G.

Ngành viễn thông di động bắt nguồn từ hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên (1G) được đại diện bởi Advanced Mobile Phone System tại Hoa Kỳ và Nordic Mobile Telephone tại Châu Âu, lần đầu tiên cung cấp dịch vụ gọi thoại di động vào khoảng năm 1980. Kể từ đó, một thế hệ truyền thông di động mới được giới thiệu ra thị trường gần như cứ mười năm một lần. Vào tháng 4 năm 2019, khi ba nhà mạng di động của Hàn Quốc và Verizon của Hoa Kỳ tranh cãi với nhau về nhà cung cấp dịch vụ truyền thông thế hệ thứ năm (5G) đầu tiên trên thế giới, chúng ta đã bước vào kỷ nguyên 5G. Trong hai năm qua, thuật ngữ 5G đã vẫn là một trong những từ thông dụng nhất trên các phương tiện truyền thông, thu hút sự chú ý chưa từng có của toàn xã hội. Nó thậm chí còn vượt ra ngoài phạm vi công nghệ và kinh tế, trở thành tâm điểm của căng thẳng địa chính trị. Không giống như các thế hệ trước chỉ tập trung vào việc cải thiện năng lực mạng,

Hiện tại, 5G vẫn đang trên đường triển khai trên toàn thế giới, nhưng đã đến lúc giới học thuật và ngành công nghiệp chuyển sự chú ý của họ sang các hệ thống vượt ra ngoài 5G hoặc thế hệ thứ sáu (6G), để đáp ứng nhu cầu trong tương lai về công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) vào năm 2030. Mặc dù các cuộc thảo luận đang diễn ra trong cộng đồng không dây về liệu có cần thiết cho 6G hay liệu việc đếm các thế hệ có nên dừng lại ở con số 5 hay không, áp dụng cách tiếp cận của Microsoft trong đó Windows 10 là phiên bản cuối cùng, và thậm chí còn có sự phản đối khi nói về 6G, một số công trình tiên phong về mạng không dây thế hệ tiếp theo đã được khởi xướng. Một nhóm tập trung có tên Công nghệ cho Mạng 2030 trong lĩnh vực chuẩn hóa Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-T) đã được thành lập vào tháng 7 năm 2018. Nhóm này dự định nghiên cứu khả năng của các mạng cho năm 2030 và hơn thế nữa.

1. Dự đoán nhu cầu sử dụng

Trong quá trình nghiên cứu người ta đã tính dự đoán mức độ sử dụng băng thông trên nền tảng di động ngày càng tăng.

Ước tính số lượng thuê bao di động và lưu lượng di động toàn cầu từ 2020 - 2030

Ở một số quốc gia phát triển, lưu lượng truy cập tăng mạnh trước năm 2025 được thúc đẩy bởi các dịch vụ video phong phú và làn sóng tăng trưởng dài hạn sẽ tiếp tục do sự thâm nhập của các ứng dụng thực tế tăng cường (AR) và VR. Mức tiêu thụ dữ liệu trung bình cho mỗi người dùng di động mỗi tháng, như minh họa trong hình trên, sẽ tăng từ khoảng 5GB vào năm 2020 lên hơn 250GB vào năm 2030. Ngoài các phương tiện truyền thông lấy con người làm trung tâm, quy mô của các thiết bị đầu cuối M2M sẽ tăng nhanh hơn và sẽ bão hòa không sớm hơn năm 2030. Dự kiến số lượng đăng ký M2M sẽ đạt 97 tỷ, gấp khoảng 14 lần so với năm 2020. Đây là một động lực khác thúc đẩy sự tăng trưởng bùng nổ của lưu lượng truy cập di động.

Để định nghĩa 5G, ba kịch bản sử dụng đầu tiên được ITU-R M.2083 khuyến nghị vào năm 2015:

1- Băng thông rộng di động nâng cao (eMBB) giải quyết các ứng dụng lấy con người làm trung tâm để truy cập tốc độ dữ liệu cao vào các dịch vụ di động, nội dung đa phương tiện và dữ liệu. Kịch bản này thúc đẩy các dịch vụ và ứng dụng mới thiết bị thông minh (điện thoại thông minh, máy tính bảng và thiết bị điện tử đeo được). Nó nhấn mạnh vào phạm vi phủ sóng diện rộng để cung cấp khả năng truy cập liền mạch và dung lượng cao tại các điểm nóng.

2- Truyền thông độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC) là một chương trình khuyến mãi mang tính đột phá so với các hệ thống thế hệ trước tập trung vào người dùng. Nó mở ra khả năng kết nối quan trọng đối với sứ mệnh cho các ứng dụng mới như xe tự động, Lưới điện thông minh và Công nghiệp 4.0, có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy, độ trễ và tính khả dụng.

3- Truyền thông loại máy lớn (mMTC) hỗ trợ kết nối dày đặc với số lượng rất lớn các thiết bị được kết nối thường được triển khai trong các tình huống IoT. Các thiết bị như cảm biến có chi phí thấp, tiêu thụ ít điện năng nhưng thường truyền một lượng nhỏ dữ liệu có độ trễ.

2. Đặc điểm của mạng 6G

Có thể thấy rằng các tình huống sử dụng 5G này không thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của các trường hợp sử dụng 6G đã đề cập ở trên. Hệ thống 6G phải đáp ứng các yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về độ trễ, độ tin cậy, tính di động và bảo mật, cũng như cung cấp sự gia tăng đáng kể về phạm vi phủ sóng, tốc độ dữ liệu đỉnh, tốc độ trải nghiệm của người dùng, dung lượng hệ thống và mật độ kết nối, đạt được các chỉ số KPI nói chung tốt hơn từ 10 đến 100 lần so với 5G.

Người ta hình dung rằng 6G sẽ có những chuyển đổi chưa từng có, giúp nó trở nên khác biệt đáng kể so với các thế hệ trước. Đó là:

- Nó sẽ được chuyển từ mạng truyền thông vô tuyến dựa trên công nghệ điện tử sang hệ thống quang vô tuyến tận dụng cả công nghệ điện tử và quang tử để khai thác các nguồn tài nguyên quang phổ dồi dào trong các dải terahertz và ánh sáng khả kiến, đặc biệt là trong vùng phủ sóng không dây quang trong nhà, để đáp ứng nhu cầu không thể tránh khỏi về dung lượng hệ thống cao hơn và tốc độ dữ liệu đỉnh.

- Nó sẽ trở thành một nền tảng thông minh được kết nối, tối đa hóa sự hiệp lực giữa AI và mạng di động. Một mặt, 6G sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc cung cấp các ứng dụng AI qua mạng, nơi AI dưới dạng Dịch vụ được cung cấp cho người dùng cuối thông qua trí thông minh phổ biến. Mặt khác, giao diện không khí do AI điều khiển, các thuật toán, giao thức và phương pháp tiếp cận được áp dụng để triển khai truyền, tối ưu hóa, kiểm soát và quản lý tài nguyên và mạng hiệu quả cao.

- Với những tiến bộ đột phá trong chòm sao vệ tinh LEO quy mô lớn, hệ thống 6G sẽ vượt ra ngoài các mạng lưới mặt đất và cung cấp phạm vi phủ sóng 3D phổ biến của toàn bộ bề mặt hành tinh của chúng ta thông qua mạng lưới không gian -mặt đất tích hợp.

- Nó sẽ là một thực thể kết nối tính toán thông minh bằng cách hội tụ các tài nguyên truyền thông phân tán, điện toán, lưu trữ và dữ liệu lớn, tích hợp các khả năng cảm biến, định vị và kiểm soát, và tương tác với các mô hình mới nổi như AI, chuỗi khối, bản sao kỹ thuật số, điện toán lượng tử và truyền thông Nó phải là một hệ thống thông minh, xanh, bền vững và an toàn để hỗ trợ đầy đủ cho xã hội thông tin hóa và thông minh hóa vào năm 2030 và sau đó. Năm 1926, kỹ sư và nhà phát minh Nikola Tesla đã tuyên bố rằng “Khi công nghệ không dây được áp dụng hoàn hảo, toàn bộ Trái đất sẽ được chuyển đổi thành một bộ não khổng lồ”. Lời tiên tri này sẽ biến thành hiện thực khi 6G xuất hiện.

Tài liệu tham khảo.

[1]. B. Zong, C. Fan, X. Wang, X. Duan, B. Wang, and J. Wang, “6G technologies: Key drivers, core requirements, system architectures, and enabling technologies,” IEEE Veh. Technol. Mag., vol. 14, no. 3, pp. 18–27, Sep. 2019.

[2] Z. Zhang et al., “6G wireless networks: Vision, requirements, architecture, and key technologies,” IEEE Veh. Technol. Mag., vol. 14, no. 3, pp. 28–41, Sep. 2019.

[3] E. C. Strinati et al., “6G: The next frontier: From holographic messaging to artificial intelligence using subterahertz and visible light communication,” IEEE Veh. Technol. Mag., vol. 14, no. 3, pp. 42–50, Sep. 2019.

[4] T. Huang, W. Yang, J. Wu, “A survey on green 6G network: Architecture and technologies,” IEEE Access, vol. 7, pp. 175758–175768, 2019.