Định hướng nghiên cứu xu thế công nghệ mạng 6G và sự tham gia của Việt Nam

Theo chu kỳ, mỗi thế hệ mạng di động mới thường được triển khai sau mỗi 10 năm, mạng di động thế hệ thứ 6 (6G) được dự đoán sẽ khai thác thương mại năm 2030. Vì thế, Việt Nam cần định hướng nghiên cứu và tận dụng những thế mạnh hiện có để phát triển công nghệ mạng 6G ngay từ thời điểm này.

Ứng dụng tiềm năng của mạng 6G

Theo Phó Giáo sư, Tiến sỹ Phạm Thanh Giang, Viện Công nghệ thông tin (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), hệ thống mạng không dây nói chung và mạng di động nói riêng có sự phát triển đặc biệt nhanh, mang tính cách mạng trong vài thập kỷ gần đây. 5 thế hệ mạng di động đã và đang triển khai mang lại nhiều thông tin, tiện ích cho người dân ở khắp nơi trên thế giới. Theo đó, công nghệ mạng 1G (thoại không dây) là mạng di động thế hệ đầu tiên được bắt đầu vào năm 1980. Công nghệ mạng 1G chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại, chất lượng thoại thấp, thường xuyên bị ngắt cuộc gọi, dung lượng pin kém và không hỗ trợ bảo mật. Tốc độ lý thuyết của mạng 1G là 2,4 Kbps.

Công nghệ mạng 2G (nhắn tin đa phương tiện) được thử nghiệm đầu tiên tại Phần Lan năm 1991, đây là một cải tiến lớn so với thế hệ 1G khi chuyển đổi từ truyền thông tương tự sang truyền thông số. Mạng 2G không chỉ cung cấp dịch vụ thoại mà còn bắt đầu hỗ trợ dịch vụ dữ liệu như nhắn tin SMS, nhắn tin đa phương tiện MMS. Tốc độ mạng 2G ban đầu đạt khoảng 50 Kbps. Sau một vài cải tiến với các công nghệ như GPRS, EDGE… tốc độ mạng 2G có thể đạt tới 1,3 Mbps. Tuy hiện nay mạng 2G đã được thay thế bởi các công nghệ mới, nhưng vẫn được sử dụng như một kênh dự phòng ở nhiều nơi trên thế giới.

Công nghệ mạng 3G (thoại truyền hình, Internet di động) được giới thiệu vào năm 1998, mở đầu cho mạng di động băng thông rộng với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Nhờ cải tiến về mặt tốc độ, các điện thoại di động có thể sử dụng được các dịch vụ như điện thoại truyền hình, truy cập internet. Tốc độ mạng 3G đạt 2 Mbps khi không di chuyển và 384 Kbps khi di chuyển trên phương tiện. Sau một vài cải tiến với các công nghệ như HSPA, HSPA … tốc độ mạng 3G có thể đạt tới 7,2 Mbps.

Công nghệ mạng 4G (ứng dụng Internet) được giới thiệu vào năm 2008, không chỉ hỗ trợ kết nối internet như mạng 3G, mà còn cung cấp các dịch vụ như game online, truyền hình HD, hội nghị truyền hình và các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao khác. Tốc độ lý thuyết của mạng 4G đạt tới 1 Gbps và 100 Mbps khi di động.

Mới nhất, công nghệ mạng 5G (Internet vạn vật) đang được thử nghiệm giới hạn ở một số nơi trên thế giới. Mạng 5G hứa hẹn rất nhiều cải tiến như tốc độ nhanh hơn, mật độ kết nối cao hơn, độ trễ thấp hơn, tiết kiệm năng lượng. Tốc độ lý thuyết của mạng 5G đạt tới 20 Gbps.

Trong khi tốc độ mạng 5G đạt tới 20 Gbps, mạng 6G hướng tới tốc độ Tegabit (Tbps) nhanh hơn từ vài trăm đến vài nghìn lần mạng 5G. Mục tiêu của mạng 6G không chỉ ở tốc độ, mà còn nhằm giải quyết các vấn đề còn tồn tại của mạng 5G và hướng tới giải quyết các yêu cầu của tương lai như khả năng kết nối không gian – khí quyển – mặt đất – dưới biển. Bốn định hướng chính về kết nối đang được các nước trên thế giới nghiên cứu là: Kết nối thông minh, kết nối sâu, kết nối không đồng nhất và kết nối mọi nơi. Hiện có nhiều công nghệ tiềm năng, kể cả các công nghệ của tương lai được xem xét đưa vào mạng 6G như: Truyền thông không dây quang, truyền thông lượng tử, thiết bị bay không người lái, vệ tinh tầng thấp… các công nghệ như trí tuệ nhân tạo, phân tích dữ liệu lớn cũng được đưa vào hỗ trợ mạng 6G nhằm đảm bảo các mục tiêu về chất lượng mạng.

Theo đó, những công nghệ của tương lai như trí tuệ nhân tạo sẽ được tích hợp vào hệ thống mạng 6G giúp mọi thành phần mạng như các thiết bị vật lý, xử lý tín hiệu, quản lý tài nguyên, dịch vụ kết nối sẽ được hợp nhất và quản lý sử dụng. Từ đó, ứng dụng của mạng 6G giúp hướng đến một xã hội siêu thông minh bao gồm: Nhà thông minh sẽ được triển khai rộng rãi khi các thiết bị thông minh đều có khả năng kết nối và điều khiển từ xa; giao thông thông minh với hệ thống điều khiển, xe tự hành, taxi bay có thể được triển khai dựa trên công nghệ mạng 6G; thành phố thông minh được xây dựng dựa trên các hệ thống giám sát môi trường, hệ thống điều khiển tối ưu năng lượng nhằm nâng cao mức sống của người dân.

Công nghệ thực tại ảo mở rộng (là bước tiếp theo của thực tại ảo, thực tại ảo tăng cường, thực tại ảo hỗn hợp) cũng cần đến mạng 6G. Ngoài việc các đối tượng được mô phỏng 3D và điều khiển bằng trí tuệ nhân tạo, trải nghiệm người dùng sẽ được hỗ trợ bởi cả 5 giác quan nghe, nhìn, khứu giác, vị giác, xúc giác thông qua các cảm biến. Với băng thông tốc độ và ổn định cao, độ trễ thấp, mạng 6G sẽ đảm bảo chất lượng của trải nghiệm người dùng.

Các đặc tính của truyền thông không dây của mạng 6G cho phép thiết lập công nghệ của tương lai là hệ thống giao diện bộ não và máy tính (BCI) trong cuộc sống hàng ngày. BCI sẽ thu nhận các tín hiệu từ bộ não và chuyển đến các thiết bị số, phân tích và diễn dịch tín hiệu thành các lệnh điều khiển thiết bị.

Mạng 6G sẽ có thay đổi đột phá về mặt kiến trúc với thành phần như: Tích hợp mạng vệ tinh, cho phép mạng 6G khả năng di động toàn cầu; chuyển đổi và nâng cấp kết nối thông thường thành kết nối thông minh; tích hợp truyền thông tin và năng lượng, không chỉ cho phép truyền thông tin mà còn truyền năng lượng không dây nhằm sạc các thiết bị.

Xu thế kết nối di động

Phó Giáo sư, Tiến sỹ Phạm Thanh Giang nhận định: Trong vòng 10 năm trở lại đây, số lượng các thiết bị di động tăng rất nhanh, đồng thời khối lượng dữ liệu truyền thông trên mạng di động cũng tăng ở mức độ đột biến. Theo dự đoán của các nhà khoa học, việc tăng trưởng theo hàm mũ của truyền thông di động với số lượng thiết bị đạt 17 tỷ vào năm 2030; lượng dữ liệu trên các thiết bị di động tăng 670 lần trong năm 2030 so với lượng dữ liệu năm 2010, đạt khoảng 5 Zettabyte (1021 bytes)/tháng.

Mặc dù hiện nay phần lớn các thiết bị di động chưa sử dụng hết băng thông của mạng 4G và mạng 5G vẫn còn là mới mẻ, các dự đoán tăng trưởng của truyền thông di động cho thấy các nước trên thế giới, các tập đoàn đa quốc gia đã và đang chuẩn bị cho “cuộc đua” 6G. Nhiều nước và khu vực trên thế giới đã tham gia cuộc đua về nghiên cứu triển khai công nghệ mạng 6G như: Hoa Kỳ, Phần Lan, Châu Âu, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản… Các quốc gia, doanh nghiệp tham gia cuộc đua 6G sớm sẽ có lợi thế rất lớn khi sở hữu các bằng sáng chế liên quan đến các tiêu chuẩn truyền thông thì có thể kiếm được lợi nhuận khổng lồ thông qua việc bán thiết bị và phần mềm.

Hiện tại, Việt Nam chưa bắt đầu những nghiên cứu về hạ tầng với mục tiêu đưa đến dịch vụ mạng 6G nhưng trong sự nối tiếp của mạng 5G, nước ta đã có nhiều chuẩn bị nghiên cứu liên quan. Hiện 3 nhà mạng Viettel, Vinaphone, MobiFone bắt đầu thử nghiệm mạng 5G vào năm 2019 và hướng tới triển khai thương mại vào các năm tiếp theo.

Phó Giáo sư, Tiến sỹ Phạm Thanh Giang cho biết: Viện Công nghệ thông tin (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) là một trong các đơn vị đưa Internet đầu tiên vào Việt Nam, việc nghiên cứu và triển khai công nghệ mạng mới luôn chú trọng. Trong đề tài Nhà nước “Nghiên cứu phát triển một số dịch vụ đa phương tiện và giám sát các thông số môi trường sản xuất trên nền mạng viễn thông WiMAX tại khu vực Tây Nguyên”, mã số 19/KHCN-TN3/C07, năm 2011-2015, Viện Công nghệ thông tin đã triển khai thử nghiệm mạng 4G WiMAX trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk phục vụ du lịch và giáo dục.

Việt Nam cũng đã từng bước xây dựng nhóm nghiên cứu mạnh với khá nhiều nghiên cứu chuyên sâu về tối ưu và điều khiển mạng không dây thế hệ mới. Để chuẩn bị cho mảng nghiên cứu trí tuệ nhân tạo (AI), hiện khá nhiều đơn vị mạnh hướng tới tập trung cho mảng nghiên cứu này như: Tập đoàn Vin Group thành lập viện nghiên cứu VinAI năm 2019; Viện Công nghệ thông tin thành lập Trung tâm nghiên cứu AI, hướng tới đầu tư về con người, trang thiết bị cho các nghiên cứu về AI.

Trong việc triển khai các thế hệ mạng di động, Việt Nam thường đi sau thế giới từ 7-10 năm đối với các mạng di động 2G, 3G, 4G. Đối với mạng 5G, nước ta đã thực hiện các thử nghiệm từ năm 2019, kỳ vọng đưa Việt Nam vào các nhóm nước đầu tiên trên thế giới triển khai mạng 5G, sau các nước như: Hàn Quốc, Mỹ, Nhật Bản, Australia. Tuy vậy, Việt Nam vẫn còn khoảng cách khá xa so với thế giới về năng lực nghiên cứu và triển khai trong lĩnh vực viễn thông, trong khi đó, thời gian từ việc triển khai thử nghiệm đến khai thác thương mại thường kéo dài trung bình đến 5 năm đối với các mạng di động thế hệ trước.

Đối với mạng 6G, các nước hiện nay đều có cơ hội như nhau về mặt thời gian để có thể dẫn đầu về nghiên cứu, triển khai mạng 6G, nhưng không phải nước nào cũng đủ năng lực về khoa học và công nghệ cũng như tài chính để tham gia “cuộc đua” ngay từ thời điểm này. Việt Nam cần tận dụng một số thế mạnh như: Nghiên cứu và sản xuất các thiết bị đầu cuối 6G; nghiên cứu chuyên sâu trong việc tối ưu, điều khiển trong hệ thống mạng 6G; nghiên cứu công nghệ AI cho hệ thống quản trị, xử lý dữ liệu trong hệ thống mạng 6G; nghiên cứu các bài toán an toàn, bảo mật blockchain để giải quyết bài toán an toàn trong hệ thống mạng mới.