1. Lộ trình chuẩn hoá 6G
Hiện nay trên thế giới có nhiều tổ chức xúc tiến nghiên cứu, chuẩn hóa 6G:
- Tổ chức quốc tế: 3GPP, ITU.
- Các quốc gia: Tại các quốc gia có mạng di động phát triển gồm Mỹ, Trung quốc, EU, Hàn quốc, Nhật…đều có nhiều trường đại học, viện nghiên cứu, các tổ chức, quỹ công nghệ thúc đẩy nghiên cứu phát triển 6G. Một số tổ chức tiêu biểu gồm NGMN alliance (Bắc Mỹ), Hera-X (EU), 6G Genesis Flagship (Phần lan), China 6G Wireless technology taskforce…
Lộ trình dự kiến chuẩn hóa 6G:
- Tổ chức 3GPP: Hiện tại, 3GPP chỉ mới đưa ra thông tin chính thức về lộ trình chuẩn hóa Release 19 cho 5G advanced đến cuối 2025, và cam kết sẽ tiếp tục phối hợp các tổ chức, đối tác lập kế hoạch chuẩn hóa cho 6G, dự báo hoàn thành chuẩn hóa trong Release 21 vào năm 2030.
- Tổ chức IUT: ITU đã công bố lộ trình nghiên cứu và hoàn thiện mô tả yêu cầu kỹ thuật cho 6G – IMT2030:
Nhận xét: Hiện tại các tổ chức quốc tế hầu hết đang ở giai đoạn lập kế hoạch nghiên cứu về 6G trong đó ITU có lộ trình rõ ràng hơn:
- Nghiên cứu và xây dựng tầm nhìn cho 6G: Đã công bố vào tháng 7/2023 (trước thềm hội nghị WRC-2023).
- Nghiên cứu, đánh giá và đề xuất các công nghệ, giải pháp kỹ thuật: Giai đoạn 2024-2026 (trước hội nghị WRC-2027).
- Hội thảo, đánh giá và thống nhất quyết định chuẩn hóa bộ tiêu chuẩn kỹ thuật cho 6G: Giai đoạn 2027-2030.
2. Đặc điểm kĩ thuật 6G (đề xuất)
Tiêu chuẩn kỹ thuật (đề xuất)
Dự thảo tiêu chuẩn kỹ thuật 6G theo IMT-2030: Hội nghị ITU-T tháng 7/2023 xác định 15 chỉ tiêu kỹ thuật cho 6G. Trong đó, một số yêu cầu cải tiến so với mạng 5G đã được công bố gồm:
Ngoài ra, có thể thấy một số tiêu chuẩn kỹ thuật mới đang được nghiên cứu hứa hẹn tạo sự khác biệt năng lực lớn cho mạng 6G
- Tích hợp, triển khai thế hệ cảm biến tiên tiến, kết hợp các công nghệ AR/VR để tạo ra môi trường Internet cho kết nối 6 giác quan của con người.
- Tích hợp AI vào tất cả thành phần mạng từ lớp lõi đến lớp truy cập và đầu cuối để tăng cường năng lực xử lý biên mạng và tự động hóa.
- Xây dựng giải pháp tối ưu năng lượng hướng đến tính bền vững của mạng lưới: Gồm giải pháp tối ưu giao tiếp vô tuyến, công nghệ xử lý, lưu trữ và tận dụng năng lượng tái tạo để hướng đến đầu cuối kết nối Zero-energy.
Công nghệ nền tảng 6G
Để xây dựng được mạng 6G đáp ứng được các tiêu chuẩn dự kiến trên, các tổ chức quốc tế, vendor đang đề xuất nhiều công nghệ nền tảng nhưng nổi bật và quan trọng nhất là:
Native AI
- AI được dự báo và đề xuất tích hợp vào tất cả thành phần mạng di động 6G; được đưa vào từ giai đoạn thiết kế hệ thống, thay vì chỉ được phát triển nhu các công cụ hỗ trợ tự động hóa mạng lưới.
- Native AI/ML được triển khai đến phía đầu cuối và tiến hóa qua 3 giai đoạn:
- Overlay AI/ML: Đưa AI/ML vào đầu cuối. Các thủ tục xử lý của AI/ML hoạt động độc lập giữa mạng lưới và đầu cuối để tối ưu hoạt động nội bộ mạng/đầu cuối.
- Cross-node AI/ML: Các thủ tục xử lý AI/ML vẫn hoạt động độc lập giữa mạng và đầu cuối, nhưng bắt đầu có quá trình trao đổi thông tin giữa 2 miền để làm cơ sở dữ liệu đào tạo cho AI/ML 2 phía.
- Native AI/ML: Tất cả dữ liệu được trao đổi để đào tạo AI/ML dùng chung giữa 2 miền mạng và đầu cuối, cho phép tối ưu mô hình AI/ML điều khiển hoạt động đồng bộ giữa 2 miền.
Cognitive network:
6G được đề xuất là nền tảng giúp mở rộng khả năng hỗ trợ đa dạng dịch vụ từ 5G, với yêu cầu kỹ thuật đặc thù và thay đổi thường xuyên
→ Việc thiết kế và vận hành mạng lưới như hiện tại không đảm bảo được mà cần tận dụng AI/ML vào tất cả hoạt động: Thiết kế, triển khai, vận hành, tối ưu mạng 6G, đầu cuối và dịch vụ lớp ứng dụng. Theo đó, đề xuất khái niệm “Mạng tự nhận thức – Cognitive network” với mức độ tự động hóa cao nhất: Có thể tự giám sát, phân tích và vận hành thông qua quy trình phân tích như con người gồm: Lý luận + Trực giác + Giác quan để có thể tổng hợp các nhận thức và đưa ra quyết định hành xử.
Network compute fabric: Hội tụ truyền thông và điện toán
Network compute fabric được đề xuất là kiến trúc tích hợp sức mạnh kết nối với năng lực xử lý và lưu trữ tạo ra một môi trường thực thi cho tất cả ứng dụng tập trung hoặc phân tán ở biên mạng (phát triển từ MEC trong 5G). Cho phép nó đóng vai trò mạng kết nối, đồng thời là bộ điều khiển thời gian thực các hệ thống vật lý (từ các thiết bị đầu cuối đơn giản đến phức tạp như hệ thống điều khiển robot và các ứng dụng thực tế tăng cường…).
→ 6G mang mọi thực thể vật lý (được tích hợp AI) kết nối vào mạng điện toán hội tụ, cho phép chúng tự giao tiếp và xử lý thông tin trực tiếp thay vì kết nối về các máy chủ xử lý ứng dụng.
Internet of senses:
Thế hệ cảm biến mới được phát triển dựa trên 2 nền tảng công nghệ chính là Zero energy và giao thức kết nối mạng mới giúp tích hợp sâu vào tất cả thực thể của thế giới thực. Việc kết nối tất cả cảm biến đó giúp tạo ra môi trường “multi-sensory” cho phép các ứng dụng MR (mixed reality) kết hợp thành trải nghiệm dịch vụ đa giác quan (thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác) à cho phép kết hợp trải nghiệm kỹ thuật số đa giác quan với môi trường xung quanh địa phương và tương tác với những người, thiết bị và robot ở xa như thể chúng ở ngay bên cạnh chúng ta.
Trải nghiệm giác quan được truyền qua mạng là bản chất của Internet of Senses và có thể được thể hiện thông qua các trường hợp sử dụng như thực tế kết hợp năm giác quan, vận hành máy móc từ xa, mua sắm trực tuyến bằng mọi giác quan và trải nghiệm du lịch bền vững trong môi trường thực tế ảo.
Các công nghệ khác:
- Zero energy: Công nghệ hỗ trợ cho phép thiết bị đầu cuối hoạt động với năng lượng tiêu thụ tối ưu bao gồm các công nghệ sạc (tự sạc từ nguồn năng lượng tự nhiên, sạc qua sóng vô tuyến…) và lưu trữ năng lượng giúp thiết bị được coi như hoạt động với mức năng lượng bằng không.
- Quantum computing & quantum network: Tận dụng sức mạnh xử lý của công nghệ máy tính lượng tử để xử lý lượng thông tin lớn trong mạng 6G, đồng thời giúp tăng cường các phương pháp mã hóa bảo mật trong giao tiếp.
3. Bức tranh dịch vụ 6G
Trong thế hệ mạng 6G, từ 3 nhóm dịch vụ eMBB, uRLLC, mMTC thì các tổ chức nghiên cứu và đề xuất mở rộng thành 6 nhóm cơ bản:
Dự báo các dịch vụ chính đến 2030
Các tổ chức nghiên cứu 6G trên thế giới đang nghiên cứu và đưa ra các đề xuất dịch vụ 6G trong tương lai, mở rộng cho nhiều đối tượng sử dụng dịch vụ. Trong đó, tổ chức NGMN Alliance tại Châu Âu đã tổ chức 5 bước tiếp cận:
→ Hoàn thành phân tích và công bố báo cáo về 4 nhóm dịch vụ chính, làm cơ sở cho việc nghiên cứu giải pháp kỹ thuật tiếp theo, cụ thể:
Enhanced Human Communication
Nhóm các ứng dụng nhập vai và thực tại ảo mở rộng đa giác quan (Multisensory Telepresence and Immersion):
- XR immersive Holographic Telepresence Communication: Kết hợp VR, AR, MR để giả lập sự xuất hiện của 1 đối tượng tại 1 địa điểm khác so với thực tế, từ đó mở ra các ứng dụng như: Tăng cường hiệu quả giao tiếp từ xa, kết hợp thiết kế sản xuất giữa thiết bị thực tế và thiết bị ảo, thiết kế thiết bị ảo trong môi trường thật…
- Multimodal Communication for Teleoperation: Ứng dụng kết hợp thông tin giác quan (thính giác, xúc giác, thị giác, khứu giác) vào tăng trải nghiệm tương tác của con người trong thế giới ảo, đặc biệt hữu ích trong điều khiển từ xa khi trải nghiệm tương tác 2 chiều rõ nét hơn.
Enhanced Machine Communication
Mục tiêu của nhóm dịch vụ này tập trung vào việc hỗ trợ giao tiếp, xử lý thông tin và ra quyết định hành động trực tiếp giữa máy móc thay vì chịu điều khiển từ các khối logic ứng dụng tập trung.
- Robot Network Fabric: Tăng cường việc thu thập thông tin giữa tất cả thiết bị để đưa ra quyết định thực thi trực tiếp. Ví dụ trong mạng giao thông tương lai, viễn cảnh các drone, xe tự hành, robot giao vận… có thể thu thập, xử lý và phân phối dữ liệu cảm biến từ tất cả các nút được kết nối trong mạng (robot, trạm gốc, v.v.) để lập bản đồ 3D, dự đoán đường đi trong tương lai mà không cần mang theo nhiều cảm biến. Việc tận dụng thông tin chéo cho phép các phương tiện nhỏ hơn, rẻ hơn và nhẹ hơn.
- Interacting Cobots: Xu thế sử dụng các robot có thể mô phỏng hoạt động của con người để hỗ trợ các hoạt động trong cuộc sống. Mở ra viễn cảnh robot có thể làm các hoạt động linh hoạt như con người trong thiết kế, sản xuất hay ứng dụng vào hỗ trợ người lớn tuổi, người hạn chế về vận động…
Enabling Services
6G cũng mở ra tiềm năng phát triển các ứng dụng mới để hỗ trợ hoạt động cá nhân hoặc nền công nghiệp,
- Interactive mapping: Phát triển từ các hệ thống tự động hóa, digital twin của các mảng sản xuất nhỏ lẻ (thành phố, nhà máy thông minh…) và xu thế triển khai rộng rãi các cảm biến à kết nối số lượng lớn các nền tảng digital twins để tạo bản đồ tương tác, thể hiện mô hình ảo của thế giới thực. Từ đó giúp tăng hiệu quả quản lý hạ tầng xã hội trên diện rộng như quản lý giao thông, môi trường … giúp tối ưu tài nguyên xã hội, hướng đến phát triển bền vững.
- Digital Healthcare: Chuyển từ hỗ trợ thực hiện các case điều trị, cấp cứu từ xa thành việc theo dõi, chăm sóc sức khỏe 24/7 thông qua việc triển khai các thiết bị điện tử tích hợp trong cơ thể, hoặc hệ thống cảm biến gắn trên cơ thể tạo thành body network. Các hệ thống thiết bị này sẽ thường xuyên cập nhật và chuyển dữ liệu về hệ thống chẩn đoán từ xa để thực hiện chăm sóc, giám sát sức khỏe cá nhân. Ngoài ra, kết hợp công nghệ internet of sense cũng mở rộng khả năng giao tiếp, chẩn đoán từ xa chính xác hơn (thông qua bổ sung xác giác, khứu giác thay vì chỉ nhìn và nghe thông tin).
- Automatic detection, Recognition and Inspection: Tận dụng hệ thống cảm biến môi trường tiên tiến trong 6G để thu thập, cập nhật liên tục dữ liệu về môi trường, xã hội và kết hợp các kỹ thuật tính toán dự báo (AI/ML) cho phép tạo ra các ứng dụng đa dạng như: Nhận diện và tìm kiếm hướng đối tượng (con người, vật…) để phát hiện các hành động bất thường, nhận diện cảnh báo các tai nạn, dự báo thiên tai…
Network Evolution
- Native Trusted AI (AiaaS): Theo yêu cầu kỹ thuật 6G, mô hình E2E Native AI/ML được đào tạo để hỗ trợ giám sát, phân tích, vận hành mạng lưới. Mô hình AI/ML này được đào tạo trên cơ sỡ dữ liệu rất lớn (gồm dữ liệu của toàn mạng lưới, mở rộng từ thông tin thuê bao thường sang thông tin của hệ thống cảm biến rộng khắp) có thể được tận dụng tạo thành dịch vụ AIaaS tích hợp trong 6G, cho phép cung cấp giải pháp AI cho bên thứ 3. Ví dụ: Các doanh nghiệp không có điều kiện phát triển AI riêng có thể tích hợp ứng dụng quản lý doanh nghiệp với hệ thống AI nhà mạng để thực hiện nhiều tác vụ cần sự phân tích đánh giá tự động của AI/ML (nhận dạng hình ảnh, hành động hay phân tích cảnh báo các bất thường trong hoạt động ở khu công nghiệp…)
- Autonomous System for Energy Efficiency: Tối ưu năng lượng thiết bị mạng và đầu cuối có thể đạt được thông qua việc tối ưu kiến trúc mạng, phân bổ tài nguyên tự động (cognitive network + native AI/ML) phù hợp với yêu cầu đặc thù của dịch vụ à vừa tối ưu năng lượng vừa đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng.
4. Định hướng nghiên cứu
Theo lộ trình hiện tại, các tổ chức quốc tế đã xác định sau khi hoàn thành xây dựng tầm nhìn và các mô hình ứng dụng cơ bản cho 6G, cần tiếp tục theo dõi sự phát triển nhu cầu của xã hội trong quá trình triển khai các ứng dụng 5G-advanced, phân tích sâu những công nghệ nền tảng, giải pháp bổ trợ để tiến đến xây dựng và chuẩn hóa công nghệ 6G. Do đó, cần tiếp tục thực hiện các công việc sau:
- Chủ động theo dõi, tham gia các hội nghị, hội thảo cập nhật tiến độ chuẩn hóa 6G, đặc biệt là hội nghị MWC, WRC (Dự kiến tại Hội nghị Vô tuyến Thế giới WRC-27, băng tần chuẩn bị cho các nhà mạng triển khai 5G và thử nghiệm 6G bao gồm: 4.400 - 4.800 MHz, 7.125 - 8.400 MHz, 14,8 - 15,35 GHz sẽ được nghiên cứu quy hoạch cho dịch vụ IMT).
- Tham gia các tổ chức nghiên cứu 6G do Bộ Thông tin và Truyền thông chủ trì.
- Đẩy nhanh triển khai 5G để thúc đẩy phát triển của các ngành công nghiệp, dịch vụ tạo tiền đề phát triển đồng bộ và kích thích nhu cầu đối với các dịch vụ nâng cao trên nền 6G.
Nguồn: Tạp chí Kỹ thuật Viettel Quý 2/2024