Mạng 5G là gì? Tổng quan về mạng 5G

Đã gần một thập kỷ hình thành và mạng 5G giờ đây đã được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu. Các nhà mạng không dây đã bắt đầu triển khai mạng 5G từ vài năm trước và việc truy cập internet 5G di động hiện cũng đã phổ biến. Nhưng chính xác thì mạng 5G là gì?

Mạng 5G là gì? Những điều cần biết về mạng 5G

Mạng 5G là gì? 

5G là viết tắt của 5th Generation, hay được gọi là thế hệ thứ 5 của mạng di động với nhiều cải tiến hơn so với 4G. 5G được thiết kế để tăng tốc độ và khả năng phản hồi nhanh chóng của mạng không dây.

Mạng 5G vốn đã hiệu quả hơn, xử lý nhiều kết nối hơn và tốc độ nhanh hơn cho mỗi người dùng. Mạng 5G cũng được thiết kế để hoạt động trên nhiều dải tần số vô tuyến (RF) hơn, mở ra khả năng mới trong dải tần mmWave (sóng milimet) cực cao để các nhà mạng mở rộng dịch vụ mạng của họ. Tuy nhiên, vì 5G là một công nghệ hoàn toàn mới và hoạt động trên các tần số và hệ thống mới cho nên điện thoại 4G không tương thích với mạng 5G mới.

Sơ lược về sự hình thành và phát triển của mạng 5G

Mạng 5G bắt đầu được triển khai vào năm 2019, nhưng nền tảng cho mạng thế hệ tiếp theo 4G đã được đặt ra từ nhiều năm trước. Kiến trúc của tiêu chuẩn 5G được đưa ra vào năm 2016. Tại thời điểm đó mọi công ty và cá nhân liên quan từ cả phía mạng và người tiêu dùng đều có thể bắt đầu sản xuất các thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn 5G.

Rõ ràng là mạng 5G vẫn chưa đạt đến mức “thống trị” toàn thị trường, thậm chí chưa đại diện cho phần lớn lưu lượng truy cập di động. Nhưng nhìn lại lịch sử triển khai 4G, chúng ta có thể biết được thời gian sẽ kéo dài bao lâu. 4G (LTE) lần đầu tiên được triển khai thương mại vào năm 2009 và không hoạt động ở Hoa Kỳ cho đến cuối năm 2010. Phải đến năm 2013, 4G mới thực sự phổ biến ở nhiều quốc gia và trở nên thống trị so với các mạng 3G cũ.

Theo một dòng thời gian tương tự, chúng ta vẫn có thể nghĩ rằng phải đến cuối năm 2022 hoặc thậm chí là năm 2023 để mạng 5G trở thành mạng “thống trị” ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Có nhiều lý do tương tự như 4G, cụ thể là mạng 5G phải đối mặt với những rào cản kỹ thuật, hoạt động trên phổ tần mới với các công nghệ mới được yêu cầu trên cả mạng và thiết bị – mặc dù điều này cũng mang lại sự gia tăng đáng kể về tốc độ so với mạng thế hệ trước.

Công nghệ 5G hoạt động như thế nào?

Giờ chúng ta đã biết công nghệ 5G là gì. Tiếp đến ta cần hiểu rõ cách thức hoạt động của nó vì nó khác với 4G LTE truyền thống. Đầu tiên, hãy nói về phổ tần số 5G.

Cũng giống như 4G LTE, công nghệ 5G hoạt động trên một loạt các phân bổ phổ tần số vô tuyến nhưng có khả năng chạy trên một phạm vi rộng hơn so với các mạng hiện tại. Dạng 5G phổ biến nhất đang được sử dụng được gọi là Sub-6 và mmWave.Sub-6 có nghĩa là mạng 5G hoạt động ở tần số dưới 6GHz. Tất cả các nhà cung cấp dịch vụ đều có một số mạng Sub-6, chủ yếu là do 4G LTE hiện đang chạy trên các tần số thấp hơn. Ví dụ, T-Mobile sở hữu phổ tần băng tần thấp 600MHz và 2.5GHz thuộc sở hữu của Sprint trước đây đều được sử dụng cho 5G.

Phổ tần Sub-6 cực kỳ quan trọng trong việc triển khai mạng 5G. Bởi vì các sóng vô tuyến tần số thấp hơn này có thể truyền đi khoảng cách xa và xuyên qua các bức tường và chướng ngại vật. Điều đó có nghĩa là các nhà mạng có thể triển khai các mạng lớn hơn nhiều mà không cần phải xây dựng một số lượng lớn các tháp di động mới.

mmWave dùng để chỉ các sóng vô tuyến tần số siêu cao từ 30Ghz đến 300Ghz. Nó được sử dụng để tăng tốc kết nối 5G và cung cấp tốc độ tải xuống nhiều gigabit mỗi giây. Mặc dù kết nối mmWave có thể mang lại tốc độ tải xuống siêu nhanh, nhưng tín hiệu tần số cao không thể truyền đi khoảng cách xa và “khó” vượt qua chướng ngại vật.

Để tạo ra một mạng mmWave mạnh mẽ, các nhà cung cấp dịch vụ cần hàng nghìn “cổng” mạng nhỏ ở mọi thành phố. Về cơ bản, việc triển khai mạng mmWave thường đi kèm với việc phải xây dựng các mạng nhỏ xung quanh gần như mọi ngóc ngách của mọi tòa nhà. Tuy nhiên, mmWave lại có thể xử lý một lượng dữ liệu và số lượng người dùng đáng kinh ngạc cùng một lúc. Điều đó làm cho lựa chọn mmWave tốt hơn trong các thành phố đông dân cư, cũng như những nơi như sân vận động và văn phòng. mmWave cũng đang sử dụng phổ tần hoàn toàn mới không bị các mạng 3G, 4G và Sub-6 5G khác lấn át. Vì vậy không có sự “thiếu hụt” tài nguyên.

Tất cả các nhà mạng lớn đều đang triển khai mạng mmWave, nhưng cho đến nay những kết nối siêu nhanh đó chỉ giới hạn ở một số khu vực trung tâm ở các thành phố lớn. Chúng ta mong đợi rằng mạng mmWave sẽ ngày càng mạnh mẽ hơn nhưng vẫn chưa có câu trả lời về thời gian cụ thể. Cho đến lúc đó, Sub-6 sẽ cung cấp cho đại đa số mọi người mạng 5G phù hợp để sử dụng trong phần lớn thời gian.

Rõ ràng, mạng 5G nhanh hơn mạng 4G, nhưng cụ thể là nhanh hơn bao nhiêu? Các tiêu chuẩn cho công nghệ viễn thông do 3GPP phát triển hơi phức tạp. Dưới đây là thông tin tóm tắt chung về tốc độ của mạng 5G:

• Tốc độ dữ liệu cao nhất:
  5G cung cấp tốc độ dữ liệu nhanh hơn đáng kể. Tốc độ dữ liệu cao nhất có thể đạt 20Gbps tải xuống và 10Gbps tải lên trên mỗi trạm di động. Xin lưu ý, đó không phải là tốc độ bạn sẽ trải nghiệm với 5G (trừ khi bạn có kết nối chuyên dụng). Đó là tốc độ được chia sẻ bởi tất cả người dùng trên thiết bị di động và thậm chí tốc độ này có thể còn cao hơn trong tương lai.
• Tốc độ 5G thực tế:
  Mặc dù tốc độ dữ liệu cao nhất nghe có vẻ khá ấn tượng, nhưng tốc độ thực tế sẽ không giống nhau. Thông số kỹ thuật 5G cho phép người dùng tải xuống tốc độ 100Mbps và tốc độ tải lên 50Mbps.
• Độ trễ:
  Độ trễ (thời gian cần để dữ liệu di chuyển từ điểm này đến điểm khác) ở mức 4 mili giây trong trường hợp lý tưởng và ở mức 1 mili giây đối với các trường hợp sử dụng yêu cầu tốc độ tối đa.
• Hiệu quả:
  Sóng 5G tiết kiệm năng lượng khi sử dụng và chuyển sang chế độ năng lượng thấp khi không sử dụng. Lý tưởng nhất là sóng có thể chuyển sang trạng thái năng lượng thấp trong vòng 10 mili giây khi không còn được sử dụng.

5G nhanh như thế nào? 

• Hiệu quả phổ:
  Dự kiến, 5G sẽ có hiệu suất phổ được cải thiện một chút so với LTE, ở 30bits / Hz downlink và 15 bit / Hz uplink.
• Tính di động:
  Với 5G, các trạm gốc sẽ hỗ trợ chuyển động từ 0 đến 310 dặm / giờ. Mặc dù điều này có thể dễ dàng thực hiện trên mạng LTE nhưng tính di động như vậy có thể là một thách thức trên các mạng mmWave mới.
• Mật độ kết nối:
  Về mật độ kết nối, 5G có thể hỗ trợ nhiều thiết bị kết nối hơn 4G LTE. Các trạng thái tiêu chuẩn 5G sẽ có thể hỗ trợ 1 triệu thiết bị được kết nối trên mỗi km vuông. Đó là một con số khổng lồ!!!

Trong thế giới thực, tốc độ 5G thực tế sẽ rất khác nhau. Cuối cùng, mạng Sub-6 sẽ có thể cung cấp tốc độ hàng trăm gigabit mỗi giây. Thế nhưng hiện tại kết nối có thể ở nhiều nơi chỉ từ 50Mbps đến 400Mbps.

Tốc độ mmWave trong thế giới thực khó giảm hơn một chút vì “sự hiếm” của nó. Nếu bạn tình cờ truy cập đường mạng mmWave, bạn có thể đạt được tốc độ lên đến 4Gbps. Tốc độ đó nhanh hơn nhiều lần so với các mạng 4G LTE nhanh nhất. Nhưng một lần nữa, các kết nối đó rất thưa thớt và tính khả dụng rộng rãi của chúng còn “khá lâu”.

Ở nhiều khu vực, Internet 5G chậm hơn hoặc đôi khi chậm hơn 4G LTE. Điều đó thường là do khả năng cung cấp phổ tần hạn chế vì các nhà cung cấp dịch vụ cố gắng sử dụng một đoạn sóng vô tuyến để hỗ trợ đồng thời mạng 4G hiện tại và mạng 5G mới. Những tốc độ 5G đó sẽ được cải thiện khi nhiều thiết bị được chuyển sang 5G và các nhà mạng bắt đầu thay đổi phân bổ.

Đọc thêm: Tại sao công nghệ 5G lại thúc đẩy mô hình smart factory?

Lợi ích tiềm năng của 5G trong tương lai

Có rất nhiều trường hợp sử dụng 5G không chỉ đơn thuần là liên lạc di động. Trong ngắn hạn, 5G có thể chỉ đơn giản là tăng tốc độ của bạn cho việc tải xuống video, ứng dụng hoặc chơi trò chơi. Về lâu dài, 5G có thể tạo ra tất cả các ngành công nghiệp mới tương tự như 4G. Dưới đây là một số trường hợp ứng dụng kết nối 5G dự kiến ​​trong tương lai:

• Cải thiện băng thông rộng gia đình
  Mặc dù 5G thường được nghĩ đến về truy cập di động, nhưng nó cũng có thể có tác động đáng kể đến kết nối không dây và băng thông rộng gia đình. Các nhà cung cấp dịch vụ đang bắt đầu cung cấp dịch vụ internet gia đình dựa trên kết nối 5G thay vì cáp hoặc cáp quang và Verizon đã bắt đầu triển khai dịch vụ 5G Home. Nếu điều này trở nên phổ biến hơn, 5G có thể có tác động đáng kể đến các công ty như Comcast và Charter, vốn dựa vào công nghệ có dây để cung cấp kết nối internet gia đình.
• Hỗ trợ xe tự lái thông minh
  Kỳ vọng cho thấy các phương tiện tự lái tăng với tốc độ tương tự như 5G được triển khai trên khắp Hoa Kỳ. Trong tương lai, phương tiện tự lái sẽ giao tiếp với các phương tiện khác trên đường, cung cấp thông tin về tình trạng đường xá, và hơn thế nữa. Giao tiếp 5G nhanh chóng giữa phương tiện này cuối cùng có thể cứu sống hàng nghìn người và cải thiện hiệu quả sử dụng đường bộ.
• An toàn công cộng và cơ sở hạ tầng
  Cuối cùng, 5G sẽ cho phép các thành phố và các đô thị hoạt động hiệu quả hơn. Các công ty tiện ích có thể dễ dàng theo dõi việc sử dụng từ xa, cảm biến có thể thông báo cho các bộ phận công cộng khi cống thoát nước hoặc đèn đường bị tắt. Ngoài ra, các thành phố còn có thể lắp đặt camera giám sát nhanh chóng và ít tốn kém hơn.
• Dễ dàng điều khiển thiết bị từ xa
  Vì 5G có độ trễ thấp đáng kể nên việc điều khiển máy móc hạng nặng từ xa sẽ trở thành hiện thực. Trong khi mục tiêu chính là giảm thiểu rủi ro trong môi trường nguy hiểm, 5G cũng sẽ cho phép các kỹ thuật viên có kỹ năng chuyên môn điều khiển máy móc từ mọi nơi trên thế giới.
• Hỗ trợ chăm sóc sức khỏe
  Tín hiệu đáng tin cậy và độ trễ thấp của 5G có thể thay đổi cơ bản việc chăm sóc sức khỏe. Kỳ vọng cho thấy những cải tiến trong y học từ xa, hỗ trợ phục hồi từ xa và vật lý trị liệu qua công nghệ Augmented Reality (tương tác thực tế ảo), phẫu thuật chính xác và thậm chí phẫu thuật từ xa trong những năm tới với mạng 5G. Ngoài ra, các bệnh viện có thể tạo ra mạng lưới cảm biến khổng lồ để theo dõi bệnh nhân, và các công ty bảo hiểm thậm chí có thể giám sát người đăng ký để xác định phương pháp điều trị và quy trình phù hợp.
• Tăng cường Internet of Things (IOT)
  Một trong những khía cạnh thú vị và quan trọng nhất của 5G là tác dụng của nó đối với Internet of Things. Mặc dù chúng ta hiện có các cảm biến có thể giao tiếp với nhau, nhưng chúng có xu hướng đòi hỏi nhiều tài nguyên và nhanh chóng làm cạn kiệt dung lượng dữ liệu 4G.

Với tốc độ 5G và giới hạn dung lượng cao hơn đáng kể, IoT sẽ được cung cấp bởi liên lạc giữa các cảm biến và thiết bị thông minh. So với các thiết bị thông minh hiện tại trên thị trường, thiết bị MTC sẽ yêu cầu ít tài nguyên hơn, vì số lượng lớn các thiết bị này có thể kết nối với một trạm gốc duy nhất, làm cho việc vận hành hiệu quả hơn nhiều.

Lời kết
Trên đât là những chia sẻ chi tiết nhất về mạng 5G là gì, nguyên lý hoạt động cũng như những lợi ích to lớn mà nó có thể mang lại. Hy vọng bài viết sẽ hữu ích và giúp bạn hình dung được bức tranh tổng thể về 5G.