Triển vọng 5G và 6G trong tương lai ở Nhật Bản

Giới thiệu chung

Từ thế hệ đầu tiên (1G) đến thế hệ thứ hai (2G), cuộc gọi thoại là phương tiện liên lạc chính và có thể có e-mail đơn giản. Tuy nhiên, từ thế hệ thứ ba trên (3G), truyền thông dữ liệu như “i-mode” và thông tin đa phương tiện như ảnh, nhạc và video có thể được giao tiếp bằng thiết bị di động. Từ thế hệ thứ tư (4G), điện thoại thông minh đã được phổ biến rộng rãi nhờ công nghệ truyền thông tốc độ cao vượt quá 100 Mbps sử dụng các dịch vụ giá trị gia tăng (LTE), và một loạt các dịch vụ truyền thông đa phương tiện đã xuất hiện. Công nghệ 4G tiếp tục phát triển dưới dạng LTE-Advanced và hiện đã đạt đến tốc độ truyền thông tối đa là 1 Gbps. NTT DOCOMO có kế hoạch bắt đầu các dịch vụ dựa trên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm (5G), là một hệ thống công nghệ tiên tiến hơn, vào mùa xuân năm 2020.

Quá trình phát triển công nghệ và dịch vụ viễn thông di động

1. Triển vọng triển vọng kỹ thuật hiện tại của NTT DOCOMO đối với sự phát triển 5G tiến lên 6G

5G được kỳ vọng sẽ cung cấp giá trị mới như một công nghệ cơ bản hỗ trợ ngành công nghiệp viễn thông và xã hội số trong tương lai, cùng với trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet of Things (IoT), cũng như nâng cấp hơn nữa các dịch vụ truyền thông đa phương tiện với các tính năng kỹ thuật của nó như tốc độ cao, dung lượng lớn, độ trễ thấp và kết nối lớn.  Hệ thống thông tin di động đã phát triển về mặt kỹ thuật mỗi thập kỷ, trong khi các dịch vụ của thông tin di động đã thay đổi rất nhiều theo chu kỳ khoảng 20 năm. Do đó, “Làn sóng thứ  ba” do NTT DOCOMO khởi xướng dự kiến ​​sẽ trở thành làn sóng lớn hơn thông qua sự phát triển của 5G và công nghệ thế hệ thứ sáu (6G), đồng thời sẽ hỗ trợ ngành công nghiệp số và xã hội số vào những năm 2030.

Bài này mô tả triển vọng kỹ thuật hiện tại của NTT DOCOMO đối với sự phát triển 5G tiến lên 6G. Đồng thời nội dung bài viết này cũng mô tả tư duy hiện tại (tính đến tháng 1 năm 2020). Dựa trên nội dung này, chúng tôi sẽ thúc đẩy các cuộc thảo luận trong các ngành khác nhau theo phương pháp tiếp cận chung giữa các ngành học quản lý nhà nước và cập nhật nội dung.

Việc giới thiệu thương mại của 5G đã bắt đầu trên toàn thế giới. NTT DOCOMO đã bắt đầu dịch vụ 5G vào trước tháng 9 năm 2019 và dự kiến ​​bắt đầu dịch vụ thương mại 5G vào mùa xuân năm 2020. Tuy nhiên, một số vấn đề kỹ thuật và những kỳ vọng khác cần được hiện thực hóa trong 5G đã được tìm thấy và cải tiến công nghệ hơn nữa trong hình thức phát triển 5G là cần thiết khi chúng ta bước vào những năm 2020.

5G là hệ thống truyền thông di động thế hệ đầu tiên hỗ trợ các băng tần cao như dải sóng milimet vượt quá 10 GHz và nó là công nghệ hiện thực hóa truyền thông dữ liệu không dây tốc độ cực cao tới vài gigabit mỗi giây sử dụng băng thông tần số của vài trăm megahertz, rộng hơn đáng kể so với con số đã đạt được trước đây. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều cơ hội để nâng cao công nghệ sóng milimet trong truyền thông di động trong tương lai. Đặc biệt, cải thiện phạm vi phủ sóng và hiệu suất đường lên trong môi trường không dây (NLOS) là những vấn đề có thể thấy rõ từ các thử nghiệm liên quan đến 5G.

5G đã thu hút nhiều sự chú ý như một công nghệ hỗ trợ ngành công nghiệp viễn thông và xã hội số trong tương lai, và các yêu cầu đặc biệt và hiệu suất cao nói riêng thường được yêu cầu trong các trường hợp sử dụng công nghiệp viễn thông. Tại Nhật Bản, cuộc thảo luận về  “vùng 5G”, chuyên về các trường hợp sử dụng trong ngành viễn thông, đang diễn ra và nó là một chủ đề được ngành công nghiệp viễn thông quan tâm. Trong tương lai, việc nâng cao hơn nữa công nghệ 5G sẽ là cần thiết để đáp ứng linh hoạt các yêu cầu rộng rãi như vậy trong các trường hợp sử dụng công nghiệp viễn thông.

Trong 5G ban đầu, tức là NR Release 15, công nghệ vô tuyến chuẩn hóa 3GPP tập trung vào băng thông rộng di động nâng cao (eMBB) và một phần của siêu truyền thông đáng tin cậy và độ trễ thấp (URLLC). Như với LTE, các dịch vụ nỗ lực cao nhất tập trung vào tốc độ dữ liệu đường xuống chủ yếu được hiện thực hóa. Trong trường hợp của 5G phát triển lên 6G, một hướng để thúc đẩy đáng tin cậy một đài phát thanh công nghệ cao cho các ứng dụng công nghiệp viễn thông được xem xét trong khi cải thiện hiệu suất đường lên. Đặc biệt, có một số trường hợp trong ngành viễn thông giả định rằng việc tải lên một lượng lớn dữ liệu hình ảnh và tốc độ dữ liệu được đảm bảo là bắt buộc trong một dịch vụ và các cải tiến về đường lên và công nghệ số để đảm bảo hiệu suất quan trọng hơn so với dịch vụ truyền thông nói chung cho người dùng. 

           Cải tiến đường lên, xuống trong phát triển 5G

Hiện tại, với sự phổ biến của dữ liệu lớn và AI, mối quan tâm đến sự hợp nhất mạng vật lý ngày càng trở nên cao. AI tái tạo thế giới thực trong không gian mạng và mô phỏng nó vượt ra ngoài những ràng buộc của thế giới thực, để có thể khám phá “dự đoán thời trang cao cấp” và “kiến thức mới”. Các giá trị và giải pháp khác nhau như giải pháp cho các vấn đề xã hội có thể được cung cấp bằng cách sử dụng điều này cho các dịch vụ trong thế giới thực. Vai trò của truyền thông không dây trong hợp nhất vật lý không gian mạng này được giả định là bao gồm truyền tải hình ảnh và cảm biến thông tin có dung lượng cao và độ trễ thấp, đồng thời phản hồi về thế giới thực thông qua độ tin cậy cao và tín hiệu điều khiển độ trễ thấp. Khi xem xét sự tương đồng giữa con người, giao tiếp vô tuyến trong sự kết hợp mạng vật lý tương ứng với vai trò của hệ thần kinh truyền thông tin giữa não, tức là AI và mỗi cơ quan, tức là thiết bị, chẳng hạn như mắt và chân tay. Vì vậy, nó là dễ dàng để tưởng tượng rằng các khối lượng của thông tin vào não, mà tương ứng với đường lên, tăng áp đảo. Do đó, hướng cải thiện hiệu suất thể hiện được coi là có thể áp dụng cho trường hợp này.

Viễn thông không dây và sự hợp nhất không gian vật lý

2. Sử dụng và giải pháp về một số vấn đề được mong đợi trong 5G

Để xem xét các yêu cầu, chúng ta phải điều tra các trường hợp sử dụng 6G, sự phát triển công nghệ số, xã hội số và thế giới quan trong những năm 2030 khi 6G sẽ được giới thiệu. Các trường hợp sử dụng và giải pháp về một số vấn đề được mong đợi trong 5G hầu hết đã được hiện thực hóa vào những năm 2020 và mở rộng từ đó. Người ta coi rằng sự lan tỏa rộng hơn và sâu hơn sẽ được yêu cầu như một loại hình phát triển hơn nữa trong những năm 2030. Ngoài ra, sẽ có nhu cầu về các dịch vụ nâng cao hơn, tích hợp nhiều trường hợp sử dụng  và các trường hợp sử dụng mới cùng với việc tăng tốc xử lý tín hiệu và sự phát triển của các thiết bị khác nhau. Viễn cảnh thế giới trong thời đại 6G để Giải quyết các vấn đề xã hội.

Nhiều vấn đề xã hội và nhu cầu được mong đợi trong 5G đã được giải quyết vào những năm 2020. Dự kiến, các giải pháp khác nhau như làm việc từ xa, điều khiển từ xa, y tế từ xa, giáo dục từ xa và vận hành tự chủ của các thiết bị khác nhau bao gồm cả ô tô sẽ được cung cấp bởi các mạng truyền thông tốc độ cao và độ trễ thấp cho các vấn đề xã hội như tạo vùng viễn thông, tỷ lệ sinh thấp, tỷ lệ già hóa… và thiếu hụt lao động trong những năm 2020. Việc phổ biến hơn nữa các giải pháp và sự tương ứng tiên tiến hơn trong những năm 2030 sẽ đòi hỏi sự phát triển và giải quyết vấn đề đồng bộ. Thế giới được kỳ vọng sẽ trở thành một nơi mà tất cả mọi người, thông tin và hàng hóa có thể được truy cập ở bất kỳ đâu trong trải nghiệm siêu thực và những hạn chế về thời gian và địa điểm làm việc hoàn toàn bị loại bỏ. Điều này sẽ xóa bỏ đáng kể sự chênh lệch về văn hóa và xã hội giữa nông thôn và thành thị, tránh tập trung dân cư ở thành thị, thúc đẩy sự phát triển của địa phương. Nó cũng có thể làm cho cuộc sống của mọi người bớt căng thẳng hơn.

Nguyễn Hoàng Anh - Trung tâm Chuyển giao công nghệ TT&TT - Tổng hợp từ Sách trắng,  NTT DOCOMO