6G: Công nghệ vô tuyến thế hệ mới và tác động tới đo kiểm

Ông Roger Nichols, Quản lý chương trình 6G của Keysight Technologies.

Nghiên cứu công nghệ 6G đã bắt đầu

Theo ước tính của các chuyên gia, đến cuối năm 2020 sẽ chỉ có 2% trong số 8 tỷ thuê bao di động trên thế giới sử dụng 5G. Song mặc dù triển khai rộng rãi 5G vẫn còn khá xa xôi, thì việc nghiên cứu công nghệ 6G đã bắt đầu. Ông Roger Nichols, Quản lý chương trình 6G của Keysight Technologies vừa chia sẻ những nhận định về sự phát triển 6G và tác động của nó tới hoạt động đo kiểm.

Chuyên gia Keysight Technologies nhận định, các ứng dụng ban đầu về 5G đã tạo tiền đề cho việc phát triển một công nghệ dựa trên quan điểm lấy người dùng và xã hội làm trung tâm. Những nghiên cứu Sách trắng do ITU, Samsung, Docomo, và Đại học Oulu xuất bản đã mô tả các cách thức sử dụng cùng thuộc tính mạng trong tương lai như: Truyền tín hiệu tiếp xúc ba chiều; Bản sao kỹ thuật số chính xác; IoT công nghiệp trên đám mây; IoT cá nhân và xã hội; Sử dụng rộng rãi trí tuệ nhân tạo (AI) để hợp nhất truyền thông và điện toán với xã hội. Các chỉ số hiệu năng chính (KPI) truyền thống gồm tốc độ dữ liệu lên đến 1Tbps, tốc độ chuyển động của máy đầu cuối 1.000 km/h và độ trễ 0,1ms. Những KPI mới bao gồm thông tin liên lạc “đúng lúc” và “đúng giờ” và khả năng xác định vị trí chính xác đến từng cm. 

“Câu hỏi thường xuyên được đặt ra cho chúng tôi là 6G sẽ được thiết kế và đo kiểm như thế nào? Chúng tôi dự đoán sẽ xuất hiện khác biệt trong cả vùng công nghệ cũ và mới. Theo thời gian, công nghệ và giải pháp đo kiểm sẽ phát triển, hoạt động xác nhận ở cấp độ toàn hệ thống có độ phức tạp cao sẽ đóng vai trò lớn hơn nhiều so với vai trò từng có trong các thế hệ trước”, ông Roger Nichols cho hay.

Bài học lịch sử cho thấy việc này cần thời gian. Hệ thống vô tuyến di động tự động được hình thành vào đầu những năm 1970 dựa trên tần số theo bằng sáng chế của Bell Labs cuối những năm 1940. Hệ thống thương mại đầu tiên được NTT ra mắt năm 1979. Sau đó, mỗi thập kỷ tiếp theo chứng kiến sự ra mắt của một thế hệ mới.

Một số dấu mốc lịch sử trong đo kiểm thông tin di động.

Lúc ban đầu, công nghệ di động cho phép chúng ta mang điện thoại theo mình, còn giờ đây công nghệ này cho phép chúng ta làm việc, học tập và giải trí ở mọi nơi. Giai đoạn tiếp theo là 6G sẽ trở thành bộ phận tích hợp của xã hội, trong khi thị trường liên tục gây áp lực áp dụng công nghệ mới nhất trong các sản phẩm với mức giá chấp nhận được. Ví dụ, không thể có 1G nếu không có bộ vi xử lý; 2G và 3G là kết quả của các cuộc cách mạng trong bộ thu phát vô tuyến số; 4G sẽ không tồn tại nếu không có pin Lithium Ion. Chính áp lực đó cũng thúc đẩy sự phát triển của kiểm thử và đo lường. Keysight bắt đầu với việc đo lường vật lý vô tuyến: Các vấn đề về công suất, độ nhạy và nhiễu. Mỗi thế hệ kéo theo sự thay đổi về cách thức thực hiện các phép đo này; Đặt ra các yêu cầu thẩm định mới - thông thường ở các tầng hiệu năng cao hơn của hệ thống.

Các phép đo độ nhạy dựa trên tỷ lệ tín hiệu nhiễu được phát triển thành tỷ lệ lỗi bit (BER) và sau đó thành tỷ lệ lỗi khối (BLER), và giờ đây cần tính toán đến nhiễu kết hợp với giao thoa. Độ chính xác điều chế từng được đo bằng lỗi độ sâu điều chế, giờ đây thay đổi thành biên độ vectơ lỗi (EVM). Chúng tôi bổ sung thêm đo thử codec thoại, thông lượng dữ liệu, mức tiêu hao pin và chuyển giao kênh (hand-over).

Giờ đây, Keysight đo những chỉ số như hiệu suất của bộ lập lịch và thậm chí là “chất lượng dịch vụ” (QoS). 5G sẽ tạo ra các vấn đề ở cấp hệ thống liên quan đến các yêu cầu về bảo mật, độ tin cậy, độ trễ và mức tiêu thụ điện năng của hệ thống. Nhu cầu ngày càng tăng từ thị trường và xã hội đòi hỏi các hoạt động mô phỏng, thiết kế, đo lường và xác nhận phải thay đổi đối tượng, từ đối tượng vật lý sang hiệu năng thoại và dữ liệu, sau đó là hiệu năng hệ thống.

6G sẽ thúc đẩy các nhu cầu kỹ thuật mới

Chuyên gia Keysight cũng cho hay, các xã hội và chính phủ đang quan tâm sâu sắc đến 5G, đặc biệt là khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực an toàn công cộng, an ninh thông tin và lợi ích quốc gia. Từ đó phát sinh các yêu cầu về thiết kế và xác nhận các thuộc tính toàn hệ thống, bao gồm tuân thủ thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) và “chất lượng trải nghiệm” (QoE).

Với 6G, chúng ta thậm chí có thể dự báo được sự xuất hiện của các yêu cầu theo chính sách đối với hiệu năng ở cấp hệ thống. Một ví dụ tiêu biểu là việc chính phủ sử dụng một phần mạng 6G. Các ví dụ khác sẽ là 6G trở thành bộ phận không thể thiếu của xe tự lái hoặc chăm sóc sức khỏe. Ứng dụng trong cả hai ví dụ này đều đặt ra yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn, bảo mật và độ tin cậy.

Cụ thể, theo nhận định của chuyên gia Keysight, 6G sẽ thúc đẩy các nhu cầu kỹ thuật mới trong năm lĩnh vực chính, trong đó có:

• Công nghệ radio thế hệ sau sử dụng trong tất cả các băng tần cộng với việc bổ sung các băng tần trên 100GHz;

• Hệ thống công nghệ truy cập đa sóng tích hợp không đồng nhất (RAT) - Sử dụng liền mạch và thông minh các hệ thống vô tuyến 6G cùng với các mạng vệ tinh cũng như các hệ thống không dây cũ, mạng khu vực cá nhân và giao tiếp trường gần (NFC);

• Kỹ thuật định thời trong mạng - Giảm độ trễ, bổ sung thêm độ trễ có thể dự đoán và có thể lập trình cho các ứng dụng thời gian chính xác;

• Kết nối mạng dựa trên AI - Việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa vận hành và hiệu năng mạng theo thời gian thực.;

• Bảo mật nâng cao - Ứng dụng rộng rãi công nghệ bảo mật trong bảo vệ quyền riêng tư, phòng chống tấn công, phát hiện tấn công, khả năng chống chịu tấn công và phục hồi trong môi trường không tin cậy (zero-trust).

Thanh Hà