Mạng di động 6g các kỹ thuật tiềm năng được sử dụng trong mạng di động 6g. Hình dung về cuộc sống con người chúng ta sẽ ra sao khi mạng không dây thế hệ thứ 6 được triển khai và sử dụng trong thực tế.
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ MẠNG 6G
Hà Nội – 3/2022
Trang 2Câu hỏi:
- Trình bày bức tranh tổng quan về 6G: các kịch bản khai thác, các dịch vụ mạng 6G có thể cung cấp cho người dùng
- Các công nghệ tiềm năng ứng dụng trong mạng 6G: giới thiệu khái quát về công nghệ và những ưu điểm mà nó mang lại
MỞ ĐẦU
Mạng di động đã phát triển từ thế hệ mạng đầu tiên (1G) đến mạng di động không dây gần đây nhất/đang được triển khai ở một số nơi trên thế giới thế hệ mạng 5G với nhiều đặc điểm được chú ý như: tốc độ dữ liệu, trễ đầu cuối, độ tin cậy, hiệu quả sử dụng năng lượng, vùng phủ và khả năng tận dụng băng thông Theo Hội viễn thông quốc tế (ITU), mạng di động 5G có 3 kịch bản sử dụng chính là: băng thông rộng di động được tăng cường (eMBB), thông tin liên lạc trễ thấp
và siêu tin cậy (URLLC) và thông tin liên lạc kiểu cơ cấu số lượng lớn (mMTC)
để phục vụ cho các loại dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu cuộc sống thuận lợi cho con người Liên quan đến các kịch bản đó các công nghệ cũng được triển khai bao gồm Công nghệ sóng milimet (mmWave), công nghệ MIMO lớn (massive multiple-input multiple-output), công nghệ device-to-device (D2D) nhằm mục đích cung cấp cho người dùng chất lượng dịch vụ (QoS) tốt hơn cũng như chất lượng trải nghiệm và đồng thời nâng cao hiệu năng của mạng
Trong khi mạng 5G mới đang được triển khai ở một vài nơi trên thế giới thì, trong cả 2 lĩnh vực công nghiệp và học thuật con người đã đang chú ý nghiên cứu đến mạng di động thứ 6 (6G), công nghệ mạng này được kì vọng cung cấp dịch
vụ chất lượng cao, các ứng dụng mới xuất hiện (như, thực tế ảo và thực tế ảo tăng cường – VR/AR, phẫu thuật từ xa – remote surgery và phép chiếu tương tác ba chiều – holographic projection và kết nối vô hạn cho số lượng khổng lồ các đầu cuối thông minh) Để đáp ứng được yêu cầu và đòi hỏi nghiêm ngặt của xã hội thông tin liên lạc của những năm 2030 thì mạng 6G cần thiết phải là một cuộc cách mạng về công nghệ và tư duy với các tham số kĩ thuật: tốc độ dữ liệu siêu cao (ultrahigh data rates), tốc độ dữ liệu đỉnh ít nhất đạt 1Tb/s và tốc độ dữ liệu người dùng được sử dụng là 1Gb/s; độ trễ siêu thấp, nhỏ hơn 1ms đối với trễ từ đầu cuối-đầu cuối thậm chí 10-100 µs; độ tin cậy siêu cao, khoảng 1-10^-9; hiệu quả sử dụng năng lượng cao ở bậc 1pJ/b; tính cơ động rất cao, đáp ứng được tốc độ lên tới 1000km/h; khả năng kết nối lớn, lên tới 10^7 thiết bị/km2 và dung lượng lưu lượng lên tới 1Gbs/m2; các băng thông tần số rộng (ví dụ 1THz-3THz); được kết nối trí thông minh với khả năng trí tuệ nhân tạo (AI)
Trang 3Trong bài tiểu luận này trình bày bức tranh tổng quan về mạng di động 6G dựa trên khía cạnh các dịch vụ mà mạng cung cấp cho người dùng, cũng như các công nghệ tiềm năng, những công nghệ mới xuất hiện được ứng dụng để phục vụ nhu cầu thông tin liên lạc thông minh của con người những năm 2030 trong tương lai Nguồn tư liệu chủ yếu lấy từ video của đại học Oulu
“https://www.youtube.com/watch?v=T6ubRoZCeVw” Theo video: “Xã hội tương
lai của chúng ta được định hướng dựa trên dữ liệu, được kích hoạt bởi kết nối không dây gần như tức thì và không giới hạn Việc phát triển các sản phẩm, dịch vụ và các ứng dụng theo chiều dọc các ngành cho xã hội số hóa trong tương lai đòi hỏi một cách tiếp cận đa ngành và cần hình dung lại cách chúng ta tạo, cung cấp và sử dụng dữ liệu cũng như các dịch vụ”
Trang 4I BỨC TRANH TỔNG QUAN VỀ XÃ HỘI THÔNG TIN THÔNG
MINH TƯƠNG LAI (TẦM NHÌN 6G NHỮNG NĂM 2030)
A CÁC MẢNG CÔNG NGHỆ CHÍNH
1 RADIO: Truyền thông vô tuyến với sự có mặt của 6G giúp cho trễ thời gian thực
thấp (Low-latency real time) và tốc độ truyền dẫn ở các điểm biên (cạnh) siêu
nhanh (Ultra-fast Edge)
2 IOT: internet of thing với sự đóng góp của SUPER IOT giúp cho việc khai thác
dựa trên khả năng tương tác cảm biến (Interoperability Sensing Based OPS) và
các loại thiết bị được kết nối với nhau (Connected devices)
3 ANALYTICS: Kỹ thuật phân tích phát triển đến DATA AI (Dữ liệu trí tuệ nhân
tạo) cho phép các thiết bị có kết luận sâu sắc từ các dữ liệu tình huống theo các
bối cảnh (Insight from Data Situation Context) Từ đó có các hành động thông
minh cho các thiết bị (Smart Operation)
Các ứng dụng công nghệ mới phổ biến:
1.Intelligent personal edge: các ứng dụng biên cá nhân thông minh, là giao diện
màn hình chiếu tăng cường trên cơ thể người (Augmented projection interfaces
physical to) Dưới dạng các tế bào chiếu thông minh, gắn trên cơ thể người (trong
lòng bàn tay) hứa hẹn thay thế điện thoại thông minh Các tế bào thông minh này
ngoài thực hiện được các chức năng của điện thoại thông minh, còn có thể theo dõi
các thông số về sức khỏe cho con người Các giao diện này kết nối tới các dịch vụ
phân tích sức khỏe mang tính chất kết hợp mạng (Cyber fusion health analytics
services)
Trang 5Để thực hiện được ứng dụng này cần dựa trên cơ sở các công nghệ: Personalized
AI (Trí tuệ nhân tạo được cá nhân hóa); Projection interface (giao diện màn hình chiếu); Cross-service Architectures (Các cấu trúc dịch vụ chéo); Wireless multi-access Connectivity (Kết nối đa truy cập không dây) Ví dụ các ứng dụng tự chăm sóc sức khỏe tự động (đo các thông số về máu,…) dựa trên các công nghệ: Machine learning (Máy học), Cyber-Security (An ninh không gian mạng), Edge Analytics (Phân tích biên), Sensor Fusion (công nghệ hợp nhất cảm biến) và Blockchain Trong
đó công nghệ cảm biến đến hợp nhất trí tuệ nhân tạo (Sensor to AI Fusion) với các đặc tính: Ambient sensing intelligence (Thông minh cảm nhận môi trường xung quanh), Scanning Health Indicators (quét các chỉ số sức khỏe), Smart Clothing and environment (quần áo và môi trường thông minh)
Các thiết bị siêu chức năng hóa (Super-functional product): với các đặc điểm
các công nghệ thiết kế đa chiều hóa (Multidimensional Design Technologies), Kỹ thuật phân tích biên và điện tử (Electronics and edge analytics) và các vật liệu được chức năng hóa (functional materials) Các sản phẩm này có thể cấu hình nhanh chóng (On- the-fly configuration), Product Gamification (trò chơi hóa sản phẩm), internet
of things (internet vạn vật) and Hologram UIs (Giao diện người dùng ảnh ba chiều)
Trang 62.Smart materials: Vật liệu thông minh
Các vật liệu thông minh có các đặc điểm sau:
Các sản phẩm điện tử in (Printed Electronics Products)
Các cảm biến và giao diện người dùng tùy chỉnh (Customizable UIs and Sensors) Các sản phẩm này có tính cá nhân hóa (Personalization)
Có thiết kế IOT 3D (3D IOT Design)
Cảm biến tăng cường (Augmented Sensing)
Các vật liệu có khả năng tái sử dụng (Reusable Materials)
Điện tử in trên các sản phẩm (Printed electronics)
Trang 7B.CÁC KỊCH BẢN SỬ DỤNG VÀ CÁC DỊCH VỤ 6G CUNG CẤP
1 Kịch bản Mobility as a service – Di chuyển như một dịch vụ
- Có các đặc điểm sau:
Thông tin liên lạc giữa cơ sở hạ tầng và các đối tượng (Objects and Infrastructure communication)
Quản lý tính an toàn được thực hiện tự chủ (Autonomous Safty Management)
Có các hướng dẫn về giao thông (Logistics Guidance)
- Dựa trên các kỹ thuật và cơ sở hạ tầng:
Sự kết nối đa sóng cao tần không dây (Wireless Multi-Radio Connectivity)
Kỹ thuật phân tích luồng dữ liệu (Stream Analytics)
IOT đa đối tượng (Multi-Object IOT)
Kỹ thuật điện toán biên (EDGE Computing)
Trang 8- Các ứng dụng khác:
+ Personalized Surfaces: Giao diện được cá nhân hóa nhờ:
Printed electronics fused with IOT: Điện tử in được hợp nhất với IOT
AI and Wireless services offering: Cung cấp dịch vụ không dây và AI
Contextual Applications: Các ứng dụng theo ngữ cảnh
Các kỹ thuật ứng dụng:
Consent Management: Quản lý sự đồng ý
Context Processing: Xử lý ngữ cảnh
Edge Computing: Điện toán biên
Smart Surface : bề mặt thông minh
2 Smart city services (Dịch vụ thành phố thông minh)
- Có các đặc điểm sau:
AI Observing and Catering Services (Dịch vụ theo dõi và vận chuyển dựa trên AI (Trí tuệ nhân tạo))
Management of entire city logistics (Quản lý hậu cần toàn thành phố)
Sentient Safety and Comfort (Tâm lý an toàn và thoải mái)
Trang 9- Dựa trên các kỹ thuật và cơ sở hạ tầng viễn thông sau:
Massively scalable systems: Hệ thống có khả năng mở rộng lớn
Artificial intelligence: Trí tuệ nhân tạo
Internet of things: Internet vạn vật
Cyber-security: An ninh mạng
3 Tòa nhà nhận thức – ngữ cảnh (Context-aware Buildings)
- Với các đặc điểm:
Communication Between Elements and Activity: Liên lạc giữa các thành phần trong tòa nhà và các hoạt động trong tòa nhà
Human UI Through AI Interfaces: Giao diện người dùng thông qua các giao diện AI Active building elements: Các yếu tố động trong tòa nhà
- Dựa trên các kỹ thuật và cơ sở hạ tầng:
Infrastructure IOT: cơ sở hạ tầng internet vạn vật
Ubiquitous sensing: Cảm biến là phổ biến
Distributed Identity: Nhận dạng phân tán
Embedded Intelligence: Kỹ thuật nhúng thông minh
Trang 10Ví dụ: Thang máy với các elements active
4 Multi-object tracking (Theo dõi đa đối tượng)
- Đặc điểm:
Liên kết các IOT được lập trình
Kết nối biên
Các mạng cảm biến
- Các kĩ thuật
Consent Management
Swarm Analytics: Kỹ thuật phân tích bầy đàn
Cyber-Security: An ninh mạng
Blockchain
5 BIO-CYBERNETIC IDENTITY (Nhận dạng sinh học)
- Đặc điểm:
Identity Critical Service Architectures: Kiến trúc dịch vụ nhận dạng các đặc điểm quan trọng
Sensing Based Machine Learning: Học máy dựa trên cảm biến
Trang 11Distribution of Trust: Phân phối niềm tin
- Các kĩ thuật:
Context Processing: Xử lý ngữ cảnh
Machine Learning: Học máy
Cyber-Identity: Nhận dạng không gian mạng
Biometrics: Sinh trắc học
6 Autonomous port (Cảng biển tự hành)
- Đặc điểm:
Logistics of people and goods: Vận tải người và hàng hóa
Swarm-based operations: Vận hành dựa trên kĩ thuật bầy đàn
Collaborative Mobility: Cơ động hợp tác
- Các kĩ thuật ứng dụng:
Wireless Internet of Things: Internet vạn vật không dây
System Interoperability: Khả năng tương tác hệ thống
Data Patterns Analytics: Kỹ thuật phân tích mẫu dữ liệu
Stream Analytics: Kỹ thuật phân tích luồng dữ liệu
Trang 127 Smart Transportation – Smart Screens (Màn hình thông minh – Vận tải thông minh)
- Đặc điểm
Programmable Augmented Materials: Các vật liệu tăng cường có khả năng lập trình Context-aware Content Production: Sản phẩm nội dung nhận thức được theo ngữ cảnh
Preference-based User Experiences: Cung cấp trải nghiệm cho người dùng dựa trên
sở thích
- Các kĩ thuật
Multi-Channel Connectivity: Kết nối đa kênh
Printed Electronics: Kỹ thuật in điện tử
Context-Aware IOT: IOT nhận thức theo ngữ cảnh
Smart Surface: Bề mặt thông minh
Khi hoàn thiện công nghệ mạng không dây thế hệ thứ 5 (5G) cũng là đồng sáng tạo công nghệ mạng di động 6G
II CÁC CÔNG NGHỆ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 6G
Trang 131 AI: Trí tuệ nhân tạo
Hiện nay AI đang được nghiên cứu, phát triển, triển khai cả trong nghiên cứu lẫn cuộc sống, tuy nhiên mới đang ở bước đầu Với mạng 6G AI được cho là công nghệ then chốt để cho phép kích hoạt mạng di động thông minh Với các bước tiến
về Trí tuệ nhân tạo được cá nhân hóa hay Học máy dựa trên cảm biến…
Ưu điểm của AI trong 6G:
Khả năng phân tích mạnh mẽ, khả năng học hỏi và tối ưu hóa, nhận dạng thông minh được ứng dụng trong 6G để thực hiện tối ưu hóa hiệu suất thông minh, khám phá kiến thức, học tập tinh vi, đưa ra các cấu trúc tổ chức và ra quyết định phức tạp
Hình: Cấu trúc tổ chức kích hoạt AI trong mạng 6G thông minh
Từ hình ta thấy AI được tổ chức trong mạng 6G với 4 lớp gồm: lớp cảm biến thông minh, lớp phân tích và đào tìm dữ liệu, lớp điều khiển thông minh và lớp ứng dụng thông minh
Trang 14Lớp sát với người dùng nhất là lớp ứng dụng thông minh, được ứng dụng trong xây dựng thành phố thông minh, Sản xuất công nghiệp thông minh, vận tải thông minh hay chăm sóc sức khỏe thông minh…
2 Augmented Projection Models: Mô hình phép chiếu tăng cường
Là phần tử có thể được sử dụng trong các hệ thống thực tế ảo Nó bao gồm một mô hình vật lý ba chiều, trong đó hình ảnh trong máy tính được chiếu lên để tạo ra một vật thể trông giống như thật Điều quan trọng, mô hình vật lý có hình học giống như đối tượng mà PA mô tả
3 Smart Materials: Vật liệu thông minh
Điện tử in trên các sản phẩm (Printed electronics)
Các vật liệu được chức năng hóa (functional materials)
4 Cross-service Architectures (Các cấu trúc dịch vụ kết nối chéo)
5 Connectivity: Kết nối
Wireless multi-access Connectivity (Kết nối đa truy cập không dây)
Multi-Channel Connectivity: Kết nối đa kênh
6 Cyber-Security (An ninh không gian mạng)
7 Analytics: Các kỹ thuật phân tích dữ liệu
Edge Analytics (Phân tích biên)
Data Patterns Analytics: Kỹ thuật phân tích mẫu dữ liệu
Stream Analytics: Kỹ thuật phân tích luồng dữ liệu
Swarm Analytics: Kỹ thuật phân tích bầy đàn
8 Ubiquitous Sensing: Cảm biến trở nên phổ biến
Cảm biến tăng cường (Augmented Sensing)
Sensor Fusion (công nghệ hợp nhất cảm biến)
9 Blockchain
10 Hologram UIs (giao diện người dùng ảnh ba chiều)
Trang 15Hologram là kỹ thuật cho phép ghi lại mặt sóng sau đó tái tạo lại được mặt
sóng Đây là phương pháp tạo ra hình ảnh ba chiều tại thời điểm tức thời Đây là cơ
sở để xây dựng các giao tiếp 3 chiều online thay vì các cuộc họp hội nghị 2 chiều
như ngày nay
11 Context Processing: Xử lý ngữ cảnh
12 Smart Surface : Bề mặt thông minh
Trang 1613 Distributed Identity: Nhận dạng phân tán
14 Embedded Intelligence: Kỹ thuật nhúng thông minh
15 Biometrics: Sinh trắc học
16 IoT: Internet vạn vật
IOT đa đối tượng (Multi-Object IOT)
Context-Aware IOT: IOT nhận thức theo ngữ cảnh
Infrastructure IOT: cơ sở hạ tầng internet vạn vật
III.KẾT LUẬN
Bài tiểu luận đã trình bày một cảnh nhìn toàn cảnh về 6G trong xã hội thông
tin số thông minh những năm 2030 mà ở đó quan điểm “Lấy mạng làm trung tâm” được thay thế bằng tư duy “Lấy con người làm trung tâm” để xây dựng nên các dịch
vụ, cơ sở hạ tầng, các vật liệu phục vụ cho con người, nhu cầu xoay quanh con người Nội dung của bài tiểu luận không tập trung đi sâu vào các kĩ thuật mà dưới góc nhìn của người sử dụng muốn được trải nghiệm những dịch vụ tin cậy, an toàn, thoải mái
và tự chủ Một số công nghệ tiềm năng liên quan đa ngành cũng được đề cập tới, tuy còn nhiều hạn chế có nội dung mới chỉ nêu được tên Theo đó, làm cơ sở định hướng tiếp tục nghiên cứu, sáng tạo thêm các nhu cầu, dịch vụ mới trong tương lai
