Kỹ thuật thông tin thế hệ thứ 5 mới? (Hà Tường Cát)

Lượt xem: 1268

“…Khó khăn lớn nữa là thiết lập một mạng lưới 5G rất tốn kém, phải trông nhờ đầu tư của các công ty, không thể hy vọng chính quyền nào tài trợ để trở thành một hệ thống tiện ích công cộng. Theo ước lượng phải tốn ít nhất $300 tỷ để toàn thể nước Mỹ được trang bị 5G…”

Năm G (5G) là hệ thống vô tuyến thế hệ thứ 5 của công nghệ thông tin, ứng dụng cho điện thoại, các máy điện toán di động, e-Pad, laptop,… và nhiều dụng cụ khác.

kythuat_5g
5G được trình bày tại MWC, hội chợ lớn nhất thế giới về dụng cụ điện tử di động, tại Barcelona, Tây Ban Nha, hồi cuối Tháng Hai vừa qua. (Hình: Miquel Benitez/Getty Images)

Từ khi cuộc cách mạng tin học bùng nổ vào cuối thế kỷ trước, trung bình cứ khoảng mỗi 10 năm lại có một khúc quanh mới với những tiến bộ quan trọng về kỹ thuật thông tin. Mặc dù người ta đã nói về 5G từ lâu, nhưng chỉ đến nay hệ thống này mới nhanh chóng có tiến bộ cụ thể và chắc chắn sẽ thành hiện thực trong tương lai gần.

Tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ thông tin phần lớn từ lãnh vực điện thoại.

Năm 1876, chiếc điện thoại đầu tiên của Alexander Graham Bell sáng chế và thử nghiệm là dấu mốc quan trọng trong lịch sử thông tin liên lạc của nhân loại. Nhưng suốt nhiều năm, liên lạc điện thoại vẫn phải sử dụng đường dây. Đầu thế kỷ 20 và trong Thế Chiến I,  vô tuyến truyền thanh phát triển với sự ra đời của radio và người ta nghĩ tới điện thoại vô tuyến, tuy nhiên vẫn còn là điện thoại cố định.  Sau Thế Chiến II, nhiều quốc gia chạy đua tìm cách phát triển điện thoại di động có thể sử dụng ở nhiều nơi.

Đến 1973, John F. Mitchell và Martin Cooper của hãng Motorola trình bày một chiếc điện thoại đầu tiên có thể mang đi được, tuy nhiên chưa hẳn là “cầm tay” vì nó nặng tới 4.4 pounds (2 kg). Năm 1979, Nippon Telegraph and Telephone thiết lập mạng lưới điện thoại di động thương mại  đầu tiên ở Nhật. Nordic Mobile Telephone năm 1981 khai trương hệ thống điện thoại di động cùng lúc ở bốn nước Bắc Âu: Đan Mạch, Phần Lan, Na Uy, Thụy Điển. Nhiều nước khác tiếp tục áp dụng và phát triển các kỹ thuật ấy trong nửa đầu thập niên 1980.

Điện thoại di động, mobile phone, còn gọi là “cell phone” ở Mỹ, vì mạng lưới hoạt động phân bổ thành những đơn vị địa dư gọi là “cell,” mỗi đơn vị được phủ sóng bởi ít nhất một trạm cố định chuyển tiếp tín hiệu vô tuyến. Qua từng cell như thế, máy điện thoại di động có thể nghe hoặc gọi liên tục nếu không đi ra ngoài vùng phủ sóng. Trong tiếng Việt đôi khi người ta còn gọi là điện thoại cầm tay, nhưng tên gọi này vô nghĩa và không diễn tả được đặc tính của điện thoại di động.

Chiếc điện thoại di động phát triển không ngừng theo hướng nhỏ gọn hơn và ngày càng được tích hợp nhiều chức năng hơn chứ không còn đơn thuần là nghe và gọi. Điên thoại thông minh (smartphone) là những điện thoại cung cấp nhiều khả năng điện toán khác nữa ngoài các dịch vụ nhắn tin, e-mail, chụp hình, video, trò chơi,…

Năm 1991, điện thoại di động bước qua một chuyển biến căn bản: phương pháp mã hóa tiếng nói được đổi từ kỹ thuật mô phỏng (analog) qua kỹ thuật số (digital). Người ta đặt tên cho chuyển biến này là 2G, thế hệ thứ hai của kỹ thuật thông tin, Nhìn ngược lại, những điện thoại di động trước đó cũng đã dùng tín hiệu vô tuyến nhưng bằng kỹ thuật mô phỏng được gọi là thuộc thế hệ thứ nhất 1G, và khi chưa dùng tín hiệu vô tuyến là 0G.

Thế hệ thứ 3 của công nghệ thông tin, 3G, khởi đầu năm 1998 là sự nâng cấp các hệ thống 2G và 2.5G cho phép truyền cả dữ liệu (điện) thoại và dữ liệu ngoài thoại. Nghĩa là cho cả điện thoại và các dụng cụ điện tử khác bao gồm Internet di động, Internet vô tuyến cố định, video và TV di động.

Từ 2008, là thế hệ thứ tư, 4G, được coi là chuẩn của công nghệ thông tin và tồn tại ngay cả khi sẽ có những thế hệ mới hơn. 4G có khả năng truyền tải dữ liệu trong điều kiện lý tưởng với tốc độ 1Gb/giây đến 1.5Gb/giây. Điện thoại di động trong mạng 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100Mb/giây khi di chuyển và tới 1Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền hình ảnh động với chất lượng cao. Mạng điện thoại 3G chỉ có tốc độ tải 384 Kb/giây và truyền dữ liệu 129 Kb/giây. (Kb=1 ngàn byte, Mb=1 triệu byte, Gb=1tỷ byte).

Thế hệ mạng di động 5G có tốc độ nhanh hơn 100 lần 4G. Với 5G, để truyền một video “8K” hay tải xuống một phim 3D chỉ mất 30 giây thay vì 6 phút theo 4G. Mạng 5G sẽ rút thời gian chết xuống gần như là số không khi chuyển tín hiệu giữa các thiết bị với các máy dịch vụ. Liên lạc hầu như hoàn toàn không có gián đoạn giữa trung tâm dữ liệu và những bộ phận tiếp nhận, giữa xe hơi tự hành với các xe khác. Thế Vận Hội mùa Đông 2018 là nơi đầu tiên dùng 5G và kỹ thuật thực tế ảo (virtual reality) đã được ứng dụng trong nhiều hoạt động từ lễ khai mạc, bế mạc cho đến các cuộc tranh tài thể thao trên băng tuyết.

5G được xem là chìa khóa để đi vào “Internet vạn vật,” IoT (Internet of Things), nghĩa là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một mục đích nào đó. “Vật” (Things) theo nghĩa của IoT gồm tất cả vật thực trong thế giới thực cũng như vật ảo trong thế giới thông tin. Các chuyên gia dự đoán đến trước năm 2020 Internet vạn vật sẽ tập họp khoảng 30 tỷ vật thể như thế.

5G sẽ là cơ sở hạ tầng của xã hội tương lai trong mọi lãnh vực từ kinh tế, sản xuất, giao thông vận tải đến y khoa, quân sự, phục vụ cho những thành phố thông minh và sinh hoạt của các gia đình. Tuy nhiên đừng quá lạc quan là mọi chuyện đều sẽ  dễ dàng trôi chảy, vẫn còn rất nhiều trở ngại và khó khăn phiền phức. Chẳng hạn những điện thoại thông minh đang dùng hiện nay sẽ thành vô dụng, và cho đến bây giờ cũng chưa sản xuất điện thoại di động nào hợp với các tần số cực kỳ cao.

5G vận hành trong băng tần số cực kỳ cao (EHF), từ 30 đến 300 gigahertz, là những tần số cao nhất của sóng vô  tuyến điện (radio), có bước sóng từ 10 đến 1 millimetre. Trong phổ điện từ, trên EHF là bức xạ điện từ rồi đến tia hồng ngoại, dưới EHF là SHF, UHF,VHF, rồi đến các sóng điện ngắn, trung bình và dài. Chỉ mới mấy năm trước đây, người ta vẫn cho rằng không thể nào dùng những bước sóng cỡ millimetre trong kỹ thuật vô tuyến. Những vi sóng ấy đem đến vận tốc nhanh hơn và thêm băng thông nghĩa là dải tần rộng hơn.

Nhưng trở ngại quan trọng là những sóng điện từ này không thể xuyên qua tường, cửa sổ hay mái nhà, và yếu đi đáng kể khi truyền trên khoảng cách xa hay bị nước mưa hấp thụ. Như vậy các công ty truyền thông vô tuyến cần phải gắn hàng ngàn, có thể là hàng triệu, các bộ tiếp chuyển nhỏ trên đỉnh những trụ điện, bên cạnh và bên trong các tòa nhà, và thậm chí từng phòng. Do đó 5G sử dụng được ở những thành phố chứ không dùng được khi lái xe chạy đi xa. Vì vậy trên thực dụng 5G sẽ bổ túc cho 4G chứ chưa thể hoàn toàn thay thế, ít lắm cũng phải trong một thời gian nào đó.

Khó khăn lớn nữa là thiết lập một mạng lưới 5G rất tốn kém, phải trông nhờ đầu tư của các công ty, không thể hy vọng chính quyền nào tài trợ để trở thành một hệ thống tiện ích công cộng. Theo ước lượng phải tốn ít nhất $300 tỷ để toàn thể nước Mỹ được trang bị 5G.

Bốn công ty vô tuyến viễn thông lớn ở Mỹ – Verizon, AT&T, T-Mobile và Sprint – đang phát triển và thử nghiệm kỹ thuật 5G. Các hãng sản xuất linh kiện điện tử như Intel và Qualcomm đang chế tạo những bộ điều hành và máy vô tuyến có khả năng liên lạc trong hệ thống 5G. Các công ty kỹ nghệ điện tử Nokia, Ericsson, Huawei đang sản xuất trang bị thích hợp cho 5G.

Đại công ty điện thoại AT&T vừa cho biết đầu tiên sẽ cung cấp dịch vụ 5G ở ba thành phố Atlanta-Georgia, Dallas và Waco Texas trong một tương lai gần nhưng chưa được xác định rõ, có thể là ngay trong năm nay. Dự đoán đến năm 2020, các hệ thống 5G sẽ hoạt động ở nhiều nước trên thế giới.

Hà Tường Cát

Nguồn: nguoi-viet.com/nhin-tu-hoa-ky/ky-thuat-thong-tin-thu-5-co-gi-moi/