Mạng 5G là gì? Những công nghệ nền tảng của mạng 5G

Mạng 5G là gì? Những điều cơ bản về mạng 5G

Mỗi thế hệ mạng di động mới thường mang lại cho chúng ta nhiều tính năng và tốc độ cao hơn thế hệ mạng di động trước đó. Mạng 1G cung cấp dịch vụ thoại di động đầu tiên. Mạng 2G với đặc điểm nổi bật là dịch vụ tin nhắn ngắn SMS. Mạng 3G mang đến đột phá trong cung cấp dịch vụ data còn mạng 4G chúng ta đang sử dụng hiện nay có tốc độ vượt trội so với mạng 3G trước đó.

Khi ngày càng có nhiều người dùng online và mong muốn sử dụng nhiều dữ liệu hơn, mạng 4G sẽ đạt tới giới hạn năng lực của nó và mạng 5G được coi là mạng di động thế hệ tiếp theo. 

Mạng 5G có thể xử lý lưu lượng gấp hàng nghìn lần và nó cung cấp tốc độ nhanh hơn tới 10 lần so với mạng 4G LTE. Hãy tưởng tượng bạn có thể tải xuống một bộ phim HD chỉ trong thời gian dưới một giây. Mạng 5G sẽ là nền tảng cho các dịch vụ thực tế ảo, lái xe tự động, IoT và nhiều dịch vụ khác mà chúng ta chưa tưởng tượng được. 

Vậy đặc điểm công nghệ của mạng 5G là gì? Chúng ta cùng điểm tên 5 công nghệ nổi lên gần đây được coi là nền tảng của mạng 5G: Milimeter waves, Small Cell, Massive MIMO, Beamforming và Full Duplex

1. Milimeter waves (sóng milimet)

Điện thoại thông minh và các thiết bị điện tử khác trong nhà chúng ta hoạt động ở các tần số cụ thể trên phổ tần số sóng vô tuyến, thường là các tần số dưới 6GHz. Các tần số này ngày càng trở nên chật chội hơn. Các sóng mang chỉ có thể mang một lượng dữ liệu nhất định trên cùng một dải tần số vô tuyến nào đó. Khi nhiều thiết bị online cùng lúc, chúng ta sẽ thấy dịch vụ trở nên chậm hơn và nhiều kết nối bị ngắt hơn.

Giải pháp là mở rộng dải tần số sử dụng cho các thiết bị. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm phát sóng trên các sóng milimet ngắn hơn ở tần số khoảng từ 30GHz đến 300 GHz. Phổ tần này chưa từng được sử dụng trước đây cho các thiết bị di động. Với việc mở ra như vậy có nghĩa là có thêm nhiều băng thông cho tất cả người dùng.

Tuy nhiên có một vấn đề cần xem xét đó là sóng milimet không thể truyền qua các tòa nhà hoặc các chướng ngại vật và chúng có xu hướng bị thực vật và mưa hấp thụ. Để giải quyết xung quanh vấn đề này, mạng 5G cần đến công nghệ thứ 2 gọi là Small Cell

2. Small Cell

Mạng không dây ngày nay dựa vào các trạm phát sóng công suất lớn để phát đi các tín hiệu. Các sóng milimet có tần số cao thường khó di chuyển qua các chướng ngại vật. Điều đó có nghĩa là nếu bạn di chuyển vào phía sau một chướng ngại vật, bạn sẽ mất tín hiệu. 

Small Cell sẽ giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng hàng ngàn trạm phát sóng công suất thấp. Các trạm này có khoảng cách gần nhau hơn nhiều so với các trạm phát sóng truyền thống và chúng được sắp xếp để truyền tín hiệu xung quanh chướng ngại vật. Điều này đặc biệt hữu ích ở các thành phố lớn vì khi người dùng di chuyển sau chướng ngại vật, điện thoại thông minh của người đó sẽ tự động chuyển sang trạm phát sóng mới và cho phép giữ không bị mất kết nối.

3. Massive MIMO

MIMO viết tắt của Multiple Input Multiple Output (nhiều cổng vào và nhiều cổng ra). Trạm 4G ngày nay có khoảng 12 cổng ăng ten xử lý lưu lượng còn trạm Massive MIMO có thể hỗ trợ hàng trăm cổng. Sử dụng Massive MIMO có thể làm tăng dung lượng của mạng lên gấp 22 lần hoặc nhiều hơn. 

Tuy nhiên Massive MIMO đi kèm với các vấn đề riêng của nó. Các ăng-ten di động phát thông tin theo mọi hướng cùng một lúc và các tín hiệu giao nhau đó có thể gây ra nhiễu nghiêm trọng. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ Beamforming được nhắc đến.

4. Beamforming

Beamforming giống như một hệ thống điều khiển giao thông cho các tín hiệu di động. Thay vì phát sóng theo mọi hướng, nó cho phép trạm phát sóng gửi dữ liệu tập trung đến một người dùng cụ thể. Điều này ngăn chặn can nhiễu và phát sóng hiệu quả hơn. Các trạm có thể xử lý nhiều luồng dữ liệu đến và đi cùng một lúc. 

Giả sử người dùng đang ở trong một cụm các tòa nhà và thực hiện gọi điện thoại. Tín hiệu của người dùng đó phát ra xung quanh các tòa nhà và lẫn vào các tín hiệu từ người dùng khác trong cùng khu vực. Trạm Massive MIMO nhận tất cả các tín hiệu này, theo dõi thời gian và hướng đến của chúng, sử dụng thuật toán xử lý tín hiệu để định hình chính xác nơi mỗi tín hiệu được phát ra và vẽ đường truyền tốt tới từng thiết bị. 

5. Full Duplex

Nếu đã từng sử dụng bộ đàm, chúng ta đều biết rằng để giao tiếp, người dùng phải thay phiên nghe và nói chuyện và đó được coi là một hạn chế. Các trạm di động hiện nay hoạt động theo cách thức tương tự. Một ăng-ten cơ bản chỉ có thể thực hiện một công việc tại một thời điểm hoặc truyền hoặc nhận tín hiệu. 

Full duplex cho phép truyền và nhận đồng thời trong cùng một dải tần, do đó, về mặt lý thuyết, nhân đôi thông lượng hệ thống.
 

Lược dịch từ: https://www.youtube.com/watch?v=GEx_d0SjvS0