Quá trình phát triển sau 5G sẽ là gì? 6G: Những thử thách và hướng nghiên cứu của công nghệ
Nhu cầu về kết nối không dây đã tăng theo cấp số nhân trong vài thập kỷ qua. Theo xu hướng truyền thông thế hệ thứ năm (5G), với nhiều tính năng hơn nhiều so với 4G, sẽ sớm được triển khai trên toàn thế giới (có thể xuất hiện giai đoạn 2023). Đây là một mô hình truyền thông không dây mới, hệ thống thế hệ thứ sáu (6G), với sự hỗ trợ đầy đủ của trí tuệ nhân tạo cùng dự kiến sẽ được triển khai từ năm 2027 đến năm 2030.
Khi công nghệ vượt trên cả 5G, một số vấn đề cơ bản sẽ được giải quyết như: dung lượng hệ thống cao hơn, tốc độ dữ liệu cao hơn, độ trễ thấp hơn, bảo mật cao hơn và chất lượng dịch vụ (QoS) được cải thiện so với hệ thống 5G.
"Bài báo này trình bày dự đoán về truyền thông không dây 6G trong tương lai và kiến trúc mạng của nó."
XU HƯỚNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG:
Kể từ khi bắt đầu có hệ thống truyền thông tương tự đầu tiên vào những năm 1980, cứ mười năm lại có một thế hệ hệ thống truyền thông mới được cải tiến giới thiệu. Việc chuyển từ thế hệ này sang thế hệ khác cải thiện các chỉ số QoS, bao gồm các dịch vụ mới và cung cấp các tính năng mới.
Hiện tại thời điểm 2022 với mục tiêu của B5G và 6G là tăng khả năng tương ứng lên 10–100 so với các bản nâng cấp thế hệ di động trước. Trong mười năm qua, lưu lượng dữ liệu di động đã tăng lên rất nhiều nhờ sự ra đời của các thiết bị thông minh và giao tiếp giữa máy với máy (M2M).
THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ YÊU CẦU:
Công nghệ 5G được biết là chấp nhận đánh đổi một số vấn đề, chẳng hạn như thông lượng, độ trễ, hiệu quả năng lượng, chi phí triển khai, độ tin cậy và độ phức tạp của phần cứng. Có khả năng, 5G sẽ không thể đáp ứng nhu cầu thị trường sau năm 2030. Khi đó, 6G sẽ lấp đầy khoảng cách giữa 5G và nhu cầu thị trường.
Dựa trên các xu hướng trước đây và dự đoán về nhu cầu trong tương lai, các mục tiêu chính của hệ thống 6G là (1) tốc độ dữ liệu cực cao trên mỗi thiết bị, (2) số lượng thiết bị được kết nối rất lớn, (3) kết nối toàn cầu, (4) độ trễ thấp, (5) giảm mức tiêu thụ năng lượng với những thiết bị IoT không dùng pin, (6) kết nối đáng tin cậy cực cao và (7) kết nối thông minh với khả năng học máy (Machine Learning). Bảng dưới đây cho thấy sự so sánh của 6G với các hệ thống truyền thông 4G và 5G. Dự đoán rằng 6G sẽ yêu cầu trình điều khiển chỉ báo hiệu suất (KPI) mới bên cạnh KPI của hệ thống mạng 5G. Nhiều KPI của hệ thống 5G cũng sẽ có hiệu lực đối với 6G. Tuy nhiên, các KPI 5G phải được rà soát lại và các KPI mới phải được áp dụng cho 6G.
NHỮNG THÁCH THỨC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRONG TƯƠNG LAI
Còn tồn tại một số vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết để triển khai thành công hệ thống mạng 6G. Một số mối quan tâm trong đó sẽ được thảo luận ngắn gọn dưới đây.
- Sự lan truyền cao và sự hấp thụ THz (Tần số Terahertz) trong khí quyển: Các tần số THz cao cung cấp tốc độ dữ liệu cao. Tuy nhiên, các dải THz cần phải vượt qua thách thức đáng kể đối với việc truyền dữ liệu qua khoảng cách dài vì sự suy hao và các đặc tính hấp thụ của khí quyển, như Tiến sĩ Shahid Mumtaz đã phát biểu trong một nghiên cứu.
- Sự phức tạp trong quản lý tài nguyên cho mạng 3D: Mạng 3D mở rộng theo hướng dọc. Do đó, một thứ nguyên mới đã được thêm vào so với trước đây. Hơn nữa, nhiều đối thủ có thể can thiệp vào thông tin gốc, điều này có thể làm giảm đáng kể hiệu suất tổng thể của hệ thống.
- Các hạn chế về phần cứng không đồng nhất: Trong mạng 6G, một số lượng lớn các loại hệ thống truyền thông không đồng nhất, chẳng hạn như dải tần, cấu trúc liên kết mạng, truyền tải dịch vụ, v.v..
- Hệ thống không dây tự động: Mạng 6G sẽ cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho các hệ thống tự động hóa như xe tự động, máy bay không người lái (UAV), và Công nghiệp 4.0 trên nền tảng AI.
- Mô hình hóa sóng tần số phụ của THz (Submm Wave): Đặc tính lan truyền của Sóng mm và Sóng phụ (Submm) tùy thuộc vào điều kiện khí quyển; do đó, các hiệu ứng hấp thụ và phân tán có thể nhìn thấy được, nghiên cứu bởi Tạp chí Vật lý Ứng dụng.
- Khả năng của thiết bị: Hệ thống 6G sẽ cung cấp một số tính năng mới. Các thiết bị, chẳng hạn như điện thoại thông minh, phải có khả năng tải được các tính năng này.
- Khả năng kết nối Backhaul dung lượng cao: Các mạng truy cập bằng 6G sẽ có mật độ rất cao. Hơn nữa, các mạng truy cập này rất đa dạng và rộng khắp trong một vị trí địa lý. Mỗi mạng truy cập này sẽ hỗ trợ kết nối tốc độ dữ liệu rất cao cho các dạng người dùng khác nhau.
