Khi nào 6G xuất hiện, nó có ý nghĩa gì cho 5G và 4G LTE?

Việc ban hành mỗi thế hệ mạng di động mới diễn ra theo chu kỳ xấp xỉ 10 năm và mỗi quá trình phát triển đều mang lại những khả năng và tính năng mới chưa từng có trước đây. Nhưng sự ra đời và xuất hiện của thế hệ tiếp theo không có nghĩa là thế hệ trước sẽ ngay lập tức trở nên lỗi thời. Bài viết này sẽ đưa ra cái nhìn tổng quan về dòng thời gian sự xuất hiện của 6G (Sixth-Generation) và ý nghĩa của nó đối với 5G và 4G LTE.

6G khi nào xuất hiện?

6G dự kiến ​​sẽ ra mắt thương mại hóa vào năm 2030. Việc thu thập yêu cầu và nghiên cứu ban đầu về 6G đã bắt đầu và giống như các thế hệ trước, sẽ tiếp tục trong suốt vòng đời của nó. Dự kiến phát triển và tiêu chuẩn hóa thông số kỹ thuật 6G vào năm 2025-2029. Thử nghiệm đầu tiên trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm 6G dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2028, chuẩn bị cho 6G được phát hành thương mại vào hoặc gần năm 2030.

Các bước hướng tới sự sẵn sàng thương mại bao gồm việc chuyển từ 5G sang 5G Advanced vào năm 2024-2025. 5G cải tiến dựa trên thông số kỹ thuật Phiên bản 18 của 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project ), dự kiến sẽ hoàn thiện vào giữa năm 2024. Sau khi 3GPP Release 18 được hoàn thiện, hầu hết mọi người đều mong đợi các thiết bị và mạng 5G cải tiến sẽ được thương mại hóa vào một thời điểm nào đó vào năm 2025.

3GPP Phiên bản 19 dự kiến sẽ đặt nền móng cho 6G và dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2025. Các cải tiến tiếp theo về 6G sẽ diễn ra trong các phiên bản tương lai, bao gồm cả Phiên bản 20-22. Mặc dù các mốc thời gian chính xác cho các bản phát hành tiếp theo chưa được công bố chính thức vào thời điểm này, nhưng các mốc thời gian phát hành trước đó cho thấy một chu kỳ phát triển - không bao gồm việc lên ý tưởng hoặc hoàn thiện - trong khoảng 2 đến 2,5 năm. Do đó, kỳ vọng việc phát hành thương mại 6G vào khoảng năm 2030.

6G so với 5G

Bây giờ là câu trả lời cho câu hỏi “Khi nào 6G sẽ ra mắt?” Rõ ràng hơn, nhiều người thường tự hỏi liệu sự phát triển tiếp theo của kết nối không dây có mang lại những lợi ích đáng giá trong việc triển khai IoT hay cho các mục đích khác hay không. Về mặt chức năng, 6G là sự kế thừa của 5G và mỗi sự phát triển của kết nối không dây đều mang lại những cải tiến và tính năng mới, cho phép các trường hợp sử dụng mới thậm chí còn chưa được hình thành ở thời điểm hiện tại.

Sự khác biệt chính về mặt công nghệ giữa kết nối 6G và 5G đó là 6G sẽ sử dụng tần số cao hơn so với các phiên bản trước. Bằng cách kết hợp các dải tần số cao hơn, trên 100 gigahertz (GHz) và thậm chí có thể trên 1 terahertz (THz), 6G cuối cùng sẽ mang lại những cải tiến cụ thể cho trải nghiệm không dây tổng thể, mang lại nhiều lợi ích khác nhau và khiến 6G trở nên lý tưởng cho nhiều mục đích sử dụng thế hệ tiếp theo trong các trường hợp cụ thể.

Ưu điểm của 6G so với 5G

Sự hấp dẫn của việc chuyển đổi sang công nghệ mới - hoặc chuẩn bị cho sự xuất hiện của thế hệ tiếp theo đang thu được những lợi ích mà các phiên bản trước không thể mang lại. Mặc dù vẫn chưa biết chính xác 6G sẽ hoạt động như thế nào cho đến khi nó được phát triển sâu hơn, nhưng nhiều chuyên gia dự đoán những kết quả cụ thể cho sự phát triển sắp tới này trong công nghệ không dây. Nhìn chung, 6G sẵn sàng cung cấp các lợi thế chính so với 5G, bao gồm cụ thể như sau:

• Tăng công suất bằng cách bao gồm phổ tần dưới THz và dải chức năng từ 30 đến 300 GHz.

• Cải thiện vùng phủ sóng và độ tin cậy thông qua phổ tần mở rộng, lên tới 99,99999% (7 9 giây).

• Tăng tốc độ tối đa lên tới 1 terabit mỗi giây.

• Giảm độ trễ, với mục tiêu hỗ trợ độ trễ micro giây.

• Hiệu suất quang phổ tăng hơn ba lần, lên tới 100 bps/Hz.

• Tăng khả năng hỗ trợ di chuyển, lên tới 1000 km/h hoặc 600 mph.

Các thách thức đối với 6G

Mỗi thế hệ công nghệ truyền thông di động không dây đều là một thành tựu lớn trong nghiên cứu và phát triển, thúc đẩy sự đổi mới ứng dụng công nghệ trong các trường hợp sử dụng khác nhau. 6G cũng không ngoại lệ. Tuy nhiên, một số công nghệ cơ bản không tồn tại cho tới thời điểm hiện tại. Nhà nghiên cứu đang tích cực tìm kiếm những cách mới để giải quyết những thách thức mà 6G mang lại, bao gồm:

• Tần số liên lạc cao hơn trên 100 gigahertz (GHz) và thậm chí có thể trên 1 terahertz (THz). Điều này sẽ đòi hỏi các thiết kế và vật liệu bán dẫn tần số vô tuyến (RF) mới.

• Xử lý nhanh hơn để xử lý tốc độ trên 1 terabit mỗi giây (Tbps). Điều này sẽ yêu cầu xử lý quang học, hoặc thậm chí là công nghệ điện toán lượng tử.

• Tiêu thụ điện năng giảm. Dựa trên số bit dữ liệu trên mỗi kilowatt, mạng 5G hiệu quả hơn 90% so với mạng 4G tiền nhiệm. Tuy nhiên, sự gia tăng lớn về mật độ và lưu lượng truy cập dự kiến sẽ làm mất đi lợi thế này, dẫn đến tổng mức tiêu thụ năng lượng trung bình của 5G có khả năng cao gấp 4 đến 5 lần so với 4G. Vì mạng 6G sẽ dày đặc hơn và nhanh hơn so với 5G nên mức tiêu thụ điện năng dự kiến cũng sẽ tăng đáng kể.

Các trường hợp ứng dụng của 6G

Việc phát hành thương mại 5G là một cuộc cách mạng và nó hỗ trợ sự phát triển của nhiều trường hợp sử dụng thực tế. Với 6G ở tương lai xa, nhiều chuyên gia đã khám phá các trường hợp ứng dụng tiềm năng cho công nghệ này. Mặc dù các ứng dụng của công nghệ 6G có thể sẽ phát triển hơn nữa khi nó sắp được phát hành nhưng nhiều chuyên gia kỳ vọng nó sẽ có tác động đáng kể đến những vấn đề sau:

• Cảm biến kỹ thuật số toàn giác quan và thực tế cho công nghệ thực tế tăng cường.

• Tích hợp trí tuệ nhân tạo ở biên và trong mạng.

• Internet công nghiệp dành cho tự động hóa sản xuất và nhà máy thông minh.

• Internet xúc giác/cảm giác để truyền cảm giác chạm.

• Xe tự vận hành.

• Giải pháp chăm sóc sức khỏe ảo.

6G sẽ thay thế 5G hoặc 4G LTE?

Trong thời gian 4G LTE và 5G xuất hiện, các công ty viễn thông lo ngại về thời điểm mạng 2G và 3G ngừng hoạt động. Và thực tế cuối cùng, mạng 2G và 3G đã ngừng hoạt động ở một số quốc gia như Mỹ, New Zealand, Nhật Bản và ít nhất chúng dự kiến ​​sẽ dừng hoạt động ở hầu hết trên thế giới trong thời gian tới.

Xem xét gần đây, theo nghĩa tương đối, kết nối 2G và 3G đã bị loại bỏ ở các khu vực phát triển công nghệ hơn, thật dễ dàng để thấy mức độ chồng chéo thường tồn tại. Suy cho cùng, 2G vẫn tồn tại trong quá trình triển khai 4G LTE và một số nhà mạng vẫn hỗ trợ 2G khi 5G bắt đầu xuất hiện.

Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp muốn biết liệu 6G sẽ thay thế chức năng của 5G hay 4G LTE hay không và nếu có thì khi nào các nhà mạng sẽ ngừng hoạt động mạng 5G và 4G LTE của họ. Cuối cùng, một ngày nào đó 4G LTE và 5G sẽ trở nên lỗi thời. Tuy nhiên, hiện tại không có công nghệ nào được dự kiến sẽ loại bỏ dần.

Loại bỏ dần 4G LTE

Hầu hết người sử dụng mạng đều mong đợi rằng các nhà mạng sẽ bắt đầu lên kế hoạch ngừng hoạt động mạng 4G LTE sau khi 6G được phát hành thương mại. Do đó, 4G LTE có thể sẽ vẫn là một phần của mô hình này trong ít nhất vài năm sau năm 2030. Tuy nhiên, mốc thời gian chính xác cho việc loại bỏ dần 4G LTE vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng và việc loại bỏ dần có thể xảy ra ở một số khu vực sớm có công nghệ phát triển hơn những nơi khác.

Một lý do khiến 4G LTE có thể tồn tại lâu hơn mức trung bình là việc áp dụng 5G vẫn còn tương đối thấp và các nhà mạng đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm lợi tức đầu tư của họ. Trong khi người tiêu dùng đang ngày càng chuyển sang 5G tại các thị trường có sẵn mạng này thì ngành này lại chuyển đổi chậm hơn.

Nhiều doanh nghiệp viễn thông vẫn tập trung đánh giá liệu khoản đầu tư cho 5G có đáng giá hay không. Theo báo cáo của các nhà mạng viễn thông thì bỏ ra chi phí cao, tiêu chuẩn ngày càng phát triển, kiến trúc phức tạp và việc thiếu thiết bị cũng như ứng dụng phần mềm đều được coi là lý do khiến mức độ thu hút đầu tư thấp hơn theo như kỳ vọng. Mặc dù việc áp dụng 5G chậm hơn trong ngành viễn thông có thể không ảnh hưởng đến việc ngừng hoạt động của 4G LTE, nhưng nó có thể khiến một số nhà mạng ngần ngại gánh chịu chi phí triển khai 6G.

Sự kết thúc của 5G

Tại thời điểm này, tuổi thọ của mạng viễn thông 5G vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Dựa trên mức độ chồng chéo phổ biến trong ngành viễn thông, sự hỗ trợ của nhà mạng dành cho mạng 5G của họ có thể sẽ mở rộng ít nhất sau khi phát hành 7G. Bằng cách giả sử chu kỳ phát hành thông thường là khoảng 10 năm, điều đó có nghĩa là 5G có thể sẽ vẫn là một phần của phương trình cho đến ít nhất là năm 2040. Tuy nhiên, những tiến bộ hoặc sự chậm trễ trong công nghệ có thể làm thay đổi dòng thời gian đối với mạng viễn thông 5G.

6G có tồn tại thời điểm hiện tại?

Hiện tại, kết nối mạng không dây 6G đang được nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm nhưng chưa được hiện thực hóa đầy đủ. Có báo cáo cho thấy một phòng thí nghiệm ở Trung Quốc đạt tốc độ 206,25 gigabit/giây, đây được coi là bước đột phá trong việc phát triển kết nối 6G. Tuy nhiên, những tốc độ đó chỉ đạt được trong các điều kiện được kiểm soát và lý tưởng, vì vậy đây không phải là dấu hiệu cho thấy 6G sẽ được phát hành tại Trung Quốc.

Bao lâu nữa sẽ có thiết bị 6G

Người dùng vẫn chưa hoàn toàn biết chính xác khi nào các thiết bị 6G sẽ được tung ra thị trường. Thông thường, các thiết bị đầu tiên có phiên bản kết nối tiếp theo sẽ xuất hiện khi các nhà mạng chuẩn bị triển khai thương mại. Ví dụ: Verizon đã dẫn đầu khi phát hành mạng 5G vào đầu năm 2019 và nhìn chung nó đi đôi với việc Samsung phát hành dòng thiết bị 5G đầu tiên cùng năm đó.

Nhìn chung, người tiêu dùng có thể mong đợi một mối tương quan tương tự khi nói đến việc ra mắt thương mại mạng 6G và thiết bị 6G. Nhu cầu về các thiết bị có công nghệ mạng 6G vốn gắn liền với tính sẵn có của thế hệ công nghệ cụ thể đó. Mặc dù quá trình phát triển các thiết bị 6G sẽ bắt đầu trước khi mạng 6G được triển khai chính thức nhưng chúng sẽ không được tung ra thị trường cho đến khi 6G gần như sẵn sàng, có thể là trong khoảng thời gian từ năm 2029 đến năm 2031.

Với suy nghĩ đó, các thiết bị thế hệ đầu tiên thường đắt hơn và không mang lại tầm nhìn đầy đủ về công nghệ. Và các Doanh nghiệp công nghệ có thể sẽ đợi cho đến khi 6G có sẵn trên toàn quốc trước khi bắt đầu sử dụng, tại thời điểm đó các sản phẩm thương mại thế hệ 2 sẽ có sẵn, với nhiều tính năng hơn với mức giá hợp lý hơn.

6G sẽ có mặt ở bất kỳ quốc gia

Việc áp dụng các công nghệ mạng không dây mới khác nhau tùy theo quốc gia. Ví dụ: các nhà khai thác mạng di động ở Hoa Kỳ, Trung Quốc và Hàn Quốc đã bắt đầu triển khai 5G vào năm 2019, đưa họ vượt lên trên các quốc gia khác trong việc triển khai 5G toàn quốc.

Mặc dù các quốc gia khác đã giới thiệu 5G kể từ thời điểm đó đó nhưng nó vẫn chưa có sẵn trên toàn thế giới. Nhiều đợt triển khai hơn đang diễn ra hàng năm, nhưng không phải tất cả các quốc gia đều có cơ sở hạ tầng, nguồn lực hoặc kinh phí để phát triển nhanh chóng như các quốc gia khác.

Các quốc gia có mạng 6G đầu tiên có thể sẽ bao gồm những quốc gia áp dụng mạng 5G sớm nhất, vì các quốc gia đi đầu trong bối cảnh 5G là những quốc gia đi đầu về công nghệ và có nền phát triển kinh tế tiên tiến. Tuy nhiên, có thể phải mất nhiều năm sau khi những người áp dụng đầu tiên triển khai mạng 6G thì 6G mới có mặt ở bất kỳ quốc gia nào. Xét cho cùng, 5G đã bắt đầu vào năm 2019 và tính đến năm 2023, 5G vẫn chưa có mặt trên toàn thế giới và các mốc thời gian mở rộng cho 6G cũng có thể sẽ tương tự.

Tài liệu tham khảo

[1] Viswanathan Harish., Mogensen Preben E. Communications in 6G era IEEE Access, 8 (2020).

[2] NTT DOCOMO, White Paper 5G evolution and 6G (version 3.0)

(2021) Available: https://www.nttdocomo.co.jp/english/binary/pdf/corporate/technology/whitepa er_6g/DOCOMO_6G_White_PaperEN_v3.0.pdf.

[3] Shafin Rubayet., Liu Lingjia., Chandrasekhar Vikram., Chen Hao., Reed Jeffrey., Zhang Jianzhong.(Charlie). Artificial intelligence-enabled cellular networks: A critical path to beyond-5G and 6G IEEE Wirel. Commun. (2020), pp. 212-217.

TS. Hồ Đức Chung