Thế giới đang bàn về 5G, vậy 5G có gì?

Thế nên rất nhiều điều về mạng thế hệ mới này chúng ta cần biết.

Trước tiên, chúng ta phải trả lời được "5G là gì?" - Đó là câu hỏi đầu tiên và cơ bản nhất.

Dĩ nhiên, 5G là một mạng thế hệ mới của kết nối di động, có sự kế thừa của mạng 4G LTE. Nhưng nó không chỉ đơn giản bởi cái tên (mạng 5G) thôi, bởi đằng sau cái tên này còn rất nhiều thứ chúng ta cần phải biết, tương tự như với mạng 4G mà chúng ta đang dùng hiện tại.

Vào năm 2012, "chuẩn 5G" lần đầu được tổ chức viễn thông quốc tế (ITU, của Liên Hiệp quốc) đặt ra và lên kế hoạch nghiên cứu, đồng thời cũng nhằm đưa ra tiêu chuẩn tối thiểu cho mạng 5G. Phải 5 năm sau - tới 2017, ITU mới có "bản nháp" đầu tiên dành cho chuẩn 5G, và đây cũng là tiền đề cho các tổ chức mạng viễn thông và các nhà sản xuất thiết bị thương mại hóa công nghệ 5G.

So với mạng 4G LTE hiện tại, mạng 5G không chỉ có tốc độ nhanh hơn một cách vượt bậc, nó còn có độ trễ (latency) thấp hơn và đây chính là điều khiến 5G được nhắc tới nhiều hơn, bên cạnh tốc độ. Thêm nữa, 5G không chỉ đơn thuần là nâng cấp về tốc độ như từ 3G lên 4G LTE mà là một bước nhảy vọt. Đó là những lý do để chúng ta tìm hiểu về công nghệ kết nối siêu nhanh và có độ trễ thấp này, bởi tới đây, 5G sẽ không chỉ dành cho điện thoại mà cả Internet of Things với những ứng dụng vô cùng khổng lồ, là tương lai của kết nối di động không dây.

Theo các tài liệu được các trang công nghệ như Digital Trends, CNET, 9to5 Mac, 5G UK..., mô tả, ở đây xin được chi tiết hóa một số tính năng quan trọng nhất của mạng 5G để mọi người cùng nắm bắt.

Đầu tiên là vấn đề tốc độ. Theo lý thuyết, tốc độ tải xuống của công nghệ mạng 5G có thể đạt 20Gbps (Gigabit/giây), cao hơn rất nhiều so với tốc độ của mạng 4G hiện tại là 100Mbps, hay nói nôm na thì 5G đạt cỡ Gigabit. Trong khi đó, tốc độ tải lên ở một trạm di động là 10Gbps - cũng là một con số rất lớn. Tuy nhiên, bạn chớ hiểu lầm những con số 20Gbps hay 10Gbps là tốc độ bạn mà bạn có thể tải (lên hoặc xuống) các files nội dung với mạng 5G nhé! - Trừ khi bạn có một line riêng, bởi nó là tốc độ tổng của mạng 5G cho nhiều người dùng - trong đó có bạn, cùng lúc thực hiện trên mạng 5G đó mà thôi. Và đó cũng là tốc độ trên lý thuyết hoặc trong điều kiện lý tưởng, còn với điều kiện thực tế, tốc độ của mạng 5G thấp hơn rất nhiều, có thể chỉ đạt khoảng 100Mbps cho tải xuống hoặc có thể cao hơn chút ít, tùy vào từng điều kiện và chính sách của mỗi nhà mạng.

Chẳng hạn, trong một bài test ở môi trường thực tế, nhà mạng Docomo đã ghi nhận tốc độ vượt ngưỡng 2Gbps của mạng 5G. Một nhà mạng khác thì cam đoan tốc độ mạng 5G sẽ cao hơn, nhưng có lẽ là tốc độ này sẽ dần được cải thiện qua thời gian triển khai, tùy thuộc vào nhiều yếu tố bên trong và cơ sở hạ tầng của mỗi nhà mạng là một trong số đó.

Dưới đây là một vài con số về tốc độ của mạng 5G đã được hãng Qualcomm thực nghiệm, điều mà trong tương lai người dùng có thể được trải nghiệm nó trong thực tế. Cụ thể:

Tốc độ tải xuống từ 56Mbps - của 4G, đã tăng lên thành 490Mbps cho người dùng 5G. Một mức tăng vô cùng ấn tượng, tới 900%.

Thời gian đáp ứng nhanh hơn gấp 7 lần. Cùng với đó là độ trễ sẽ giảm từ 116ms (miligiây) xuống còn 17ms mà thôi.

Theo tính toán, tốc độ tải xuống 100Mbps sẽ dành cho khoảng 10% người dùng 5G. Điều đó cũng đồng nghĩa với việc 90% số người dùng còn lại sẽ có thể tận hưởng tốc độ tải xuống nhanh hơn 100Mbps. Nếu so sánh với tốc độ 8Mbps cho 10% của LTE hiện nay, con số này đã cải thiện rất, rất nhiều.

Đi theo đó, chất lượng stream video sẽ được cải thiện từ 2k/30fps/8-bit màu với người dùng LTE lên thành 4k/120fps/10-bit màu khi chuyển sang dùng 5G. Chỉ với chừng đó thôi đã đủ để chúng ta thấy, công nghệ mạng 5G nhanh cỡ nào. Người ta nói rằng, tốc độ của mạng 5G hoàn toàn sánh ngang với chuẩn WiFi 802.11 ax mới nhất hiện nay.

Nhưng để khai thác được công nghệ 5G, chúng ta cũng phải tiếp tục nghiên cứu và sử dụng dải tần số cao hơn hiện tại, nhằm cho tốc độ truyền đi nhanh hơn nhưng đó cũng chính là "vấn đề với 5G" mà ta sẽ nhắc đến ở bên dưới.

Theo lý thuyết về truyền dẫn, để có thể đạt được tốc độ cao như vậy, 5G bắt buộc phải dùng dải tần số cao hơn và băng thông lớn hơn mạng 4G hiện nay và không có cách nào khác.

Cụ thể, 5G sẽ dùng dải tần số rất rộng từ 3 tới 30GHz và lên tới 300GHz. Tần số cao đồng nghĩa với việc nó chỉ truyền được thông tin ở quãng đường ngắn hơn (vì dải sóng ngắn hơn), và đặc biệt là rất dễ bị các vật cản chặn lại. Thế nên với rất nhiều ưu điểm nổi trội đã nhắc đến ở trên, "tử huyệt" (tức yếu điểm) này của công nghệ mạng 5G đã khiến các nhà khoa học, đặc biệt là các hãng sản xuất thiết bị công nghệ và nhà mạng phải e dè, vì 5G sẽ tiêu tốn nhiều chi phí.

Do đó, để triển khai 5G, các nhà cung cấp (hãng viễn thông) cũng cần lắp đặt nhiều cột thu phát sóng hơn để phục vụ cho người dùng. Ban đầu, 5G sẽ chỉ được triển khai trong những khu đô thị, đông cư dân và có nhu cầu sử dụng cao, còn ở những vùng lân cận (xa hơn) thì Sub-6GHz sẽ được triển khai, và xa hơn nữa sẽ là 4G Gigabit. Bởi thế, ngay cả khi công nghệ mạng 5G sẵn sàng thì tốc độ phủ sóng của nó cũng sẽ không nhanh như việc phủ sóng mạng 4G. Dự tính, sẽ chỉ có những khu vực lõi ở các trung tâm thành phố mới được dùng sóng 5G mà thôi, đó là chưa kể chi phí của người dùng có thể sẽ đắt đỏ gấp bội, bởi những yêu cầu khắt khe mà mạng 5G đòi hỏi.

Cùng với đó, khi tần số càng cao và băng thông rộng, mạng 5G sẽ có thể đem lại tốc độ truyền tải nhanh hơn và độ trễ giảm đi. Nhưng ở chiều ngược lại, nó sẽ có tầm phủ (phạm vi phủ sóng) nhỏ hơn và khó xuyên thủng vật cản. Đó cũng là lý do vì sao công nghệ mạng WiFi 2.4GHz được cho là tối ưu đối với các tòa nhà, với những bức tường xi măng dày.

Về cấu trúc hạ tầng, mạng 5G cũng sẽ phức tạp hơn mạng 4G rất nhiều. Thiết bị kích sóng 5G và các thiết bị phụ trợ đặc biệt khác sẽ vô cùng cần thiết cho những nơi công cộng, như sân vận động, khu mua sắm, nhà hát... Nhưng cái ta đang nói ở đây là thời điểm ban đầu, khi 5G vừa được triển khai, nhưng sau đó khi cơ sở hạ tầng được phát triển đầy đủ thì những lo ngại này sẽ không còn nữa.

Một ưu điểm không thể không nhắc đến khi nói về mạng 5G là mạng có độ trễ cực thấp, và đó là một ưu điểm rất lớn của công nghệ mạng này.

Về cơ bản, độ trễ (latency) là tốc độ để đo khi mà bạn thực hiện một yêu cầu (request) cho tới khi hệ thống nhận và phản hồi về cho bạn. Ví dụ bạn click chuột, thông tin được đưa lên máy chủ, máy chủ xử lý rồi trả về. Quá trình để cho ra kết quả - đó là độ trễ. Về lý thuyết, mạng 5G đạt đỗ trễ cực thấp, chỉ 1ms, trong khi ở mạng 4G và 3G hiện nay có độ trễ vào khoảng 50-60ms.

Đương nhiên độ trễ thấp sẽ giúp việc kết nối và xử lý dữ liệu của chúng ta diễn ra nhanh hơn, Điều này rất quan trọng cho các ứng dụng điều khiển, nhất là ứng dụng điều khiển trên xe tự hành, kể cả các thiết bị kết nối. Chẳng hạn với xe tự hành, nếu độ trễ của mạng cao, tức là một yêu cầu sẽ bị phản hồi chậm hơn, và điều này có thể ảnh hưởng tới độ an toàn của những người ngồi trên đó khi các xe giao tiếp với nhau bị ngắt quãng.

Thêm nữa, so với mạng 3G và 4G, mạng 5G có thêm một lợi thế là hỗ trợ nhiều thiết bị kết nối hơn. Do đó, không chỉ smartphone mà các thiết bị IoT khác cũng sẽ có thể tận dụng 5G mà không gặp vấn đề gì.

Có vẻ như công nghệ mạng 5G đang ngày càng trở nên sôi động, và Việt Nam ta cũng không nằm ngoài "vùng phủ sóng". Tính đến thời điểm này, ngoài Hàn Quốc, một vài nhà mạng Mỹ cũng tuyên bố sẽ sớm triển khai 5G và khả năng qua năm 2019, các nhà mạng lớn tại quốc gia này đều có mạng 5G. Theo nhà sản xuất chip Qualcomm, trong 2019, sẽ có khoảng 20 nhà mạng trên thế giới triển khai 5G. Về phía mình, Qualcomm hay Intel cũng đang tiếp tục phát triển modem 5G cho các thiết bị kết nối, bao gồm cả smartphone, xe hơi, thiết bị IoT,...

Hiện tại, còn khá ít hãng điện thoại công bố có thiết bị hỗ trợ 5G, nhưng sang năm 2019, con số đó sẽ ngày một nhiều và tất cả đều là Android, bởi các dòng iPhone có hỗ trợ 5G chưa được công bố. Có thể phải tới 2020 thì Apple mới cho ra thiết bị hỗ trợ 5G. Dĩ nhiên, những smartphone không được hỗ trợ 5G thì sẽ không thể nào kết nối vào công nghệ mạng siêu nhanh này. Bởi bên cạnh modem hỗ trợ 5G thì những chiếc điện thoại đó còn phải thiết kế lại ăng-ten thu/phát sóng có hỗ trợ 5G nữa, chẳng hạn như chiếc điện thoại 5G của Samsung từng demo, cho thấy bên trên trong nó có tới 16 dãy ăng-ten ở trên và dưới, chỉ làm nhiệm vụ bắt sóng mà thôi.

Còn quá sớm để nói về 5G ở Việt Nam, mặc dù Bộ trưởng Bộ TT&TT mới đây cũng từng nhắc đến việc triển khai mạng 5G tại Việt Nam vào năm 2019, bởi hiện tài nguyên 4G các nhà mạng vẫn chưa khai thác hết. Bên cạnh đó, mạng 5G đòi hỏi cấu trúc cơ sở hạ tầng rất phức tạp và chi phí đắt đỏ hơn rất nhiều. Nhưng chúng ta vẫn có quyền hy vọng!.