Công nghệ 5G – thứ mà các nhà mạng trên thế giới đang đua nhau phát triển?

5G nhanh hơn 4G ra sao, và sẽ thay đổi thế giới kết nối của chúng ta như thế nào? Tại sao các ông lớn trên thế giới như Intel, Qualcomm hay Apple lại muốn dẫn đầu cuộc đua thiết bị 5G như thế?

Đối với hầu hết các nhà mạng viễn thông trên toàn thế giới, 5G là một dấu mốc vô cùng quan trọng. Chính bởi vậy, cuộc đua phủ sóng 5G của các nhà mạng, cũng như “trận chiến” để sản xuất ra những thiết bị sẵn sàng hỗ trợ công nghệ 5G cũng càng trở nên cam go hơn. Vậy 5G là gì, và so với 4G nó vượt trội hơn như thế nào? Và nó sẽ ảnh hưởng gì đến cuộc sống hàng ngày của bạn, hay sẽ chỉ đơn thuần là một kết-nối-mạng-tốc-độ-cao khác mà thôi?

Ở thời điểm hiện tại, công nghệ 4G vẫn đang tiếp tục được phát triển, hoàn thiện và tối ưu. Ngay tại Việt Nam hiện tại, theo như công bố tại hội thảo quốc tế 4G LTE diễn ra hồi tháng trước, thì Việt Nam chúng ta vẫn chưa thể đạt đến tốc độ 4G tiêu chuẩn do các vấn đề liên quan đến cơ sở hạ tầng. Thế nhưng, bên cạnh việc phát triển cơ sở hạ tầng để nâng cao chất lượng 4G, chúng ta cũng đang bắt đầu gấp rút chuẩn bị sẵn sàng để có thể đạt tiến độ phủ sóng 5G sớm nhất có thể.

Mới đây, Qualcomm đã giới thiệu modem Snapdragon X24 LTE, với khả năng đạt tốc độ tối đa lên tới 2Gbps. Tuy nhiên, con số này so với những gì mà giới công nghệ kỳ vọng ở 5G thì chẳng đáng vào đâu cả, bởi tốc độ tối đa của 5G sẽ còn cao hơn 4G rất nhiều lần. Cụ thể, những cải tiến của 5G so với 4G gồm có:

+ Tốc độ tối đa cao hơn.
+ Độ trễ thấp hơn.
+ Kết nối được nhiều thiết bị cùng lúc hơn.

Những ứng dụng của 5G sẽ không chỉ đóng vai trò quan trọng với điện thoại thông minh và máy tính bảng, mà còn hỗ trợ rất nhiều cho các ứng dụng ngoài đời thực khác. Và sức mạnh vượt trội của 5G sẽ được dựa trên nền tảng của một số công nghệ chủ đạo như sau:

Các trạm phát sóng cỡ nhỏ

Các thiết bị kết nối mạng viễn thông luôn phụ thuộc vào các tháp phát sóng để có thể giữ kết nối mọi lúc mọi nơi. Tuy nhiên, vấn đề của những tháp phát sóng này là không thể bảo đảm độ phủ sóng đồng đều ở mọi khu vực được. Sẽ có những khu vực có sóng mạnh, khu vực có sóng yếu, thậm chí có khu vực sẽ bị mất sóng, tùy vào địa hình và các kiến trúc xung quanh.

Tuy nhiên, 5G sẽ sử dụng các trạm phát sóng cỡ nhỏ, có thể được đặt ở rất nhiều địa điểm khác nhau như trên cột điện, trên nóc các tòa nhà cao tầng, thậm chí là cả trên những chiếc đèn đường. Càng có nhiều trạm phát sóng, chất lượng hoạt động của mạng sẽ càng ổn định và mạnh mẽ hơn.

Quan trọng hơn, các trạm phát sóng cỡ nhỏ này sẽ tiêu thụ ít điện năng hơn, nhờ vậy mà việc lắp đặt và duy trì chúng trong một thời gian dài cũng sẽ đơn giản hơn rất nhiều lần. Những trạm phát sóng cỡ nhỏ này sẽ kết hợp với nhau tạo thành một mạng lưới rộng lớn bao phủ khắp mọi nơi, do đó vấn đề mất sóng cũng sẽ không còn là nỗi lo như trước đây nữa.

Sóng milimet

Hầu hết các thiết bị xung quanh chúng ta hoạt động trên một băng tần sóng cố định trên dải tần. Thông thường, Smartphone và các thiết bị điện tử khác hoạt động ở dải tần dưới 6GHz, nhưng đây cũng chính là một vấn đề hết sức đau đầu. Bởi lẽ, với sự phổ biến của các thiết bị thông minh cũng như các thiết bị viễn thông khác hoạt động ở tần số dưới 6GHz đã khiến cho dải tần này dần bị quá tải. Chính vì lý do này, việc mở rộng phạm vi hoạt động của các thiết bị ra các tần số khác trở thành ưu tiên hàng đầu.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách phát ra các bước sóng ngắn hơn, hay còn được gọi là sóng milimet. Sóng milimet sẽ hoạt động trong dải tần số 30-300GHz, vốn chưa bao giờ được sử dụng, do đó băng thông cũng sẽ rộng rãi hơn rất nhiều. Tuy nhiên, sóng milimet cũng tồn tại rất nhiều nhược điểm, như không thể xuyên qua các vật thể như tòa nhà, cũng như dễ bị hấp thụ bởi cây cối, thậm chí là bởi mưa. Để vượt qua rào cản này, phương án chính là lắp đặt các trạm phát sóng cỡ nhỏ với số lượng cực lớn, để đảm bảo tình trạng mất sóng sẽ không bao giờ xảy ra.

MIMO (Multiple-input Multiple-output) quy mô lớn

Thông thường, các trạm phát sóng 4G sẽ hỗ trợ 10-12 port cho ăng ten để xử lý các tín hiệu viễn thông. Trong khi đấy, các trạm MIMO quy mô lớn dùng cho 5G sẽ hỗ trợ hơn 100 port, điều này cũng đồng nghĩa tình trạng “tắc đường” khi có quá nhiều thiết bị kết nối cùng một lúc sẽ không xảy ra nữa. Tuy nhiên, giống như nhiều công nghệ mới khác được áp dụng cho 5G, việc ứng dụng các trạm MIMO quy mô lớn cũng sẽ tồn tại hạn chế.

Cụ thể, khi hỗ trợ quá nhiều port cho các trạm MIMO quy mô lớn, cũng đồng nghĩa với việc tín hiệu sẽ bị phân tán đa hướng, dẫn đến chất lượng tín hiệu bị giảm đi. Giải pháp để khắc phục vấn đề này chính là công nghệ Beamforming mà chúng tôi sẽ nhắc đến ngay dưới đây.

Beamforming

Với công nghệ Beamforming, thay vì truyền tín hiệu đa hướng ra xung quanh, trạm sẽ xác định vị trí của người sử dụng rồi truyền tín hiệu trực tiếp đến vị trí người đó đang đứng. Công nghệ này sẽ giúp hạn chế tình trạng các sóng tín hiệu khác nhau cản trở và gây nhiễu lẫn nhau. Beamforming hiện tại đã được ứng dụng trên nhiều chiếc modem WiFi cao cấp để nâng cao trải nghiệm mạng của người dùng đến mức tối đa.

Full Duplex (Song công toàn phần)

Các trạm phát sóng hiện tại sẽ chỉ có thể thực hiện một trong hai việc là thu hoặc phát tín hiệu tại một thời điểm cố định, chứ không phải là thực hiện cả hai quá trình này song song trong một thời điểm. Trong khi đó, các trạm phát sóng trong tương lai sẽ có thể định tuyến đường đi của dữ liệu để cả hai quá trình gửi và nhận dữ liệu diễn ra gần như cùng lúc, giúp nâng cao hiệu quả và tốc độ truyền phát dữ liệu.

Và đương nhiên, cho đến khi 5G chính thức được phổ biến, chắc chắn chúng ta sẽ còn được thấy nhiều công nghệ mới ấn tượng hơn nữa được giới thiệu.

Vậy với tất cả những tiến bộ kể trên, 5G sẽ nhanh như thế nào?

Theo như nhận định của giới công nghệ ở thười điểm hiện tại, thì tốc độ tải xuống tối đa của 5G sẽ đạt 20Gbps, và 10Gbps ở chiều tải lên. Điều này cũng đồng nghĩa với việc bạn có thể tải về một bộ phim Full HD chỉ trong vòng vài giây, nhưng đó là đặt trong điều kiện hoàn hảo. Tốc độ nói trên chỉ mang tính lý thuyết, do đó trong điều kiện thực tế, với nhiều người cùng sử dụng một lúc, tốc độ sẽ rơi vào khoảng 100Mbps – vẫn là rất cao so với chuẩn LTE hiện tại.

Tuy nhiên, tốc độ chỉ là một phần, quan trọng hơn chính là độ trễ. Độ trễ sẽ đóng vai trò hết sức quan trọng khi chúng ta tiến vào kỷ nguyên của Internet vạn vật, của xe tự lái, và nhiều hơn thế nữa. 5G hiện đang được các nhà mạng quảng bá về tiềm năng đạt độ trễ 1ms, và điều này mở ra rất nhiều tiềm năng công nghệ mới, chẳng hạn như các bác sĩ có thể phẫu thuật từ xa thông qua robot, v…v.. Bên cạnh đó, 5G được cho là sẽ tiêu tốn điện năng ít hơn rất nhiều so với 4G, nhờ vậy mà thời lượng pin của các thiết bị kết nối mạng cũng sẽ cao hơn.

Đối với người dùng phổ thông, những ích lợi của 5G có thể kể đến gồm có:

+ Tốc độ Download/Upload nhanh hơn.
+ Các dịch vụ Stream hoạt động mượt mà hơn.
+ Chất lượng Voice call và Video Call cao hơn.
+ Sóng di động ổn định hơn.

Khi nào thì 5G sẽ trở nên phổ biến?

Quá trình bắt đầu triển khai mạng 5G sẽ được thực hiện từ 2019, tuy nhiên với các yêu cầu khá đặc thù về mặt cơ sở hạ tầng cũng như chi phí nâng cấp tương đối tốn kém, mà việc hoàn thiện để 5G trở nên phổ biến như LTE hiện tại sẽ tốn nhiều thời gian hơn thế nữa. Theo như các chuyên gia nhận định, thì 2025 mới là thời điểm mà 5G thực sự trở nên phổ biến và sẵn sàng thay thế cho 4G.

Vậy những ai tham gia vào cuộc đua thiết bị 5G?

Những công ty phần cứng như Huawei, Samsung và Qualcomm hiện tại đang là tâm điểm của cuộc đua thiết bị 5G. Qualcomm Snapdragon X50 là modem 5G dự kiến sẽ xuất hiện bên trong Snapdragon 855 – và sẽ là SoC 7nm FinFET đầu tiên của ông lớn này. Bên cạnh đó, chiếc Galaxy S10 của Samsung rất có khả năng sẽ là chiếc điện thoại flagship đầu tiên được trang bị modem 5G trong đó. Trong khi ấy, XMM8060 của Intel là modem thương mại 5G đầu tiên trên thế giới, và rất có thể sẽ được Apple sử dụng cho những chiếc iPhone thế hệ sau.

Nhìn chung, chúng ta sẽ còn phải chờ đợi một thời gian khá dài nữa trước khi 5G chính thức được triển khai, và chắc chắn từ giờ đến lúc đó sẽ còn nhiều tiến bộ và thành tựu công nghệ khác nữa xuất hiện để biến một thế giới kết nối cực nhanh trong tương lai trở thành hiện thực. Liệu 5G có thể thực sự trở thành một thứ thay đổi thế giới hay không, chúng ta hãy cùng chờ xem.

~ wccftech, genk