5G là gì? Ý nghĩa của kết nối 5G trong tương lai?
5G là thế hệ thứ 5 (5 Generation) của công nghệ mạng viễn thông hứa hẹn gia tăng đáng kể tốc độ kết nối, diện phủ sóng và khả năng phản hồi tín hiệu của mạng không dây. Tốc độ 5G dự kiến gấp từ 10 đến 100 lần so với kết nối di động 4G hiện nay, thậm chí còn nhanh hơn đường truyền cáp quang. Hãy thử tưởng tượng bạn có thể tải xuống hàng chục GB dữ liệu chỉ trong vài giây.
Tốc độ kết nối cực cao của mạng 5G sẽ xóa tan độ trễ gói tin (Packet Internet Grouper - PING). Độ trễ là thời gian tính từ phản hồi từ khi nhấp vào liên kết, tín hiệu truy cập được gửi tới nhà mạng và phản hồi lại. Với tốc độ kết nối 4G hiện tại độ trễ có thể kéo dài khoảng 20 mili-giây. Nghe qua, con số đó có vẻ không quá lớn nhưng khi mạng 5G phủ sóng, độ trễ ước tính sẽ giảm xuống chỉ còn 1 mili-giây, tương đương với thời gian nháy sáng của đèn flash máy ảnh.
Tốc độ kết nối cao, độ trễ thấp là yếu tố tối quan trọng đối với người yêu thích các trò chơi trực tuyến. Xa hơn nữa khi công nghệ phát triển, nó sẽ quyết định thành công của một ca phẫu thuật, khi bác sĩ thực hiện thông qua cánh tay robot ở thành phố khác.
Nguyên lý hoạt động của kết nối mạng 5G?
Ban đầu, kết nối 5G hoạt động nhờ băng tần siêu cao. Mặc dù, băng tần siêu cao có phạm vi phủ sóng hẹp nhưng tốc độ truyền tín hiệu vượt trội. Sự cố nhiễu sóng và phạm vi phủ sóng ngắn là động lực để các nhà nghiên cứu khám phá phổ băng tần thấp (phổ băng tần là dải gồm rất nhiều băng tần khác nhau) được sử dụng rộng rãi ngày nay để phủ sóng 5G trong khu vực rộng lớn, vượt qua tường và vật cản.
Ưu điểm khác của mạng 5G
Mạng 5G có thể đáp ứng số lượng thiết bị lớn cùng kết nối. Nó cũng được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các doanh nghiệp, chẳng hạn như thiết bị nông nghiệp hoặc máy ATM. Ngoài tốc độ cao, tính ổn định của đường truyền dữ liệu 5G giúp duy trì các thiết bị không cần kết nối liên tục. VD: Máy quét công suất thấp hoạt động chỉ bằng một viên pin dự trữ, có nhiệm vụ truyền tải dữ liệu định kỳ trong vòng 10 năm.
Bây giờ bạn đã hiểu 5G là gì. Dưới đây là bảng thuật ngữ phổ biến liên quan tới kết nối mạng viễn thông 5G.
 |
| Nguyên mẫu Moto Mod 5G được Motorola thiết kế cho nhà mạng Verizon. Ảnh: AndroidCentral |
5G NR
Tiêu chuẩn chính thức của mạng viễn thông 5G. NR là hai chữ cái viết tắt của New Radio. 5G NR có diện phủ sóng, hoạt động từ các băng tần 600 đến 700 MHz cho tới bước sóng milimet (mm-Wave) của quang phổ băng tần 50 Ghz. Tại Mỹ, cả 3 nhà mạng AT&T, T-Mobile và Verizon đều xây dựng mạng 5G theo chuẩn NR.
mm-Wave
Tất cả các mạng di động đều sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu qua mạng không dây. Các mạng viễn thông tiêu chuẩn sử dụng phổ tần trong dải tần vô tuyến thấp hơn 700 megahertz (MHz). Băng tần tỷ lệ thuận với tốc độ truyền dữ liệu, băng tần càng cao thì tốc độ càng nhanh. Tuy nhiên, khi sử dụng băng tần cao hơn thì phạm vi phủ sóng lại ngắn hơn.
Để đạt được tốc độ khó tin theo tiêu chuẩn 5G, phải sử dụng băng tần cực kỳ cao. Bước sóng cực ngắn này có tần số giao động trong khoảng từ 24 GHz đến 100 GHz. Bước sóng là khoảng cách giữa đỉnh hoặc bụng sóng liên tiếp.
Tuy nhiên, phổ tần cao ngoài tầm phủ sóng ngắn thì khá nhạy cảm, chỉ cần gặp phải vật cản cực mỏng cũng có thể làm nhiễu sóng tín hiệu. Bởi vậy, truyền tải sóng tín hiệu với tần số cao qua bức tường là điều bất khả thi. Các công ty cung cấp dịch vụ viễn thông đã phải can thiệp bằng phần mềm và các thủ thuật phát sóng để đảm bảo mạng 5G duy trì kết nối ổn định.
Sub-6Ghz
Do hạn chế của băng tần cao, các công ty viễn thông đã sử dụng phổ tần sub-6Ghz. Giải pháp để để giúp mạng 5G tương thích với phổ tần thấp hơn nhiều mức 6GHz. Ưu điểm của phương thức này là giúp cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng có thể tăng phạm vi phủ sóng 5G. Ví dụ, tại Mỹ nhà mạng T-Mobile sử dụng dải tần số 600MHz đã không thể triển khai quá trình thử nghiệm mạng 5G, cho tới khi chuẩn sub-6Ghz xuất hiện.
Tuy phổ tần sub-6Ghz có phạm vi phủ sóng rộng nhưng không thể đạt tốc độ như phổ tần mm-Wave.
Gigabit LTE
Gigabit LTE là tiêu chuẩn kết nối tiền thân của 5G, có tốc độ cao hơn nhiều so với mạng LTE hiện nay (tốc độ tải xuống tối đa khoảng 1Gbps). Nó được coi là điểm chuyển tiếp bởi cơ sở vật chất được xây dựng để hỗ trợ Gigabit LTE sẽ là nền tảng phục vụ mạng 5G trong tương lai.
 |
| Ảnh minh họa: CIC |
MIMO
Thuật ngữ viết tắt của “multiple input, multiple output” (nhiều đầu vào, nhiều đầu ra). Về bản chất, đây là tích hợp nhiều ăng-ten phát thu phát sóng vào trong các thiết bị di động, cũng như tháp viễn thông. Giải pháp này đã được một số nhà sản xuất sử dụng với tên gọi 4x4 MIMO, tích hợp 4 ăng-ten thu phát bên trong điện thoại, để đạt tới băng thông truy cập tối đa khi kết nối vào mạng Gigabit LTE.
Liên kết mạng di động (Carrier aggregation)
Giải pháp được các nhà mạng sử dụng, họ liên kết các dải tần vô tuyến với nhau để thiết bị có thể kết nối với tốc độ nhanh nhất, giảm thiểu tối đa rủi ro nghẽn mạng (như Samsung đã làm trên Galaxy S8). Nó hoạt động như đường cao tốc với nhiều làn xe, và bạn có thể chọn đi vào làn thông thoáng hơn.
QAM
Một thuật ngữ kỹ thuật khác, viết tắt của “quadrature amplitude modulation” (mô-đun hóa biên độ hình cầu). Nghe khá rắc rối nhưng có thể giải thích là một giải pháp giúp tăng tốc độ truyền tải dữ liệu, tương tự như MIMO và Carrier aggregation.
Cụ thể, chuẩn 256 QAM giúp gia tăng tốc độ kết nối lên nhiều lần. Cả QAM, MIMO và Carrier aggregation đều đã được sử dụng trong công nghệ kết nối 4G, nhưng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn khi mạng 5G phủ sóng rộng rãi.
Chùm tia hội tụ (beam forming)
Đây là phương thức truyền dẫn tín hiệu 5G theo hướng cụ thể, cho phép cung cấp đường truyền tín hiệu riêng. Nhà mạng Mỹ Verizion đã sử dụng chùm tia hội tụ tạo thành phổ tần mm-Wave, vượt qua các vật cản như tường hoặc cây cối.
Phổ tần không được cấp phép
Tất cả các nhành mạng di động đều phủ sóng thông qua các phổ tần được cấp phép (hoặc mua có thời hạn từ chính phủ). Nhưng cuộc cách mạng 5G đã đặt ra vấn đề, đã được công nhận, rằng không đủ quang phổ để duy trì phạm vi phủ sóng rộng. Bởi vậy, các nhà mạng có thể sẽ chuyển sang sử dụng loại phổ tần không được cấp phép, tương tự như sóng Wi-Fi chúng ta dùng tại nhà.
Phân mảnh mạng
Giải pháp tạo ra các băng tần riêng lẻ để cung cấp cho các loại thiết bị cụ thể. Ví dụ, tháp viễn thông tiêu hao ít điện năng và có tốc độ truyền tải chậm sẽ được dùng để duy trì kết nối cho thiết bị trong ngôi nhà thông minh của bạn. Còn xe tự lái đang hoạt động trên đường sẽ được ưu tiên kết nối với tháp viễn thông có băng thông rộng.
Theo CNET
