Báo cáo môn học nhập môn điện tử viễn thông chủ đề mạng di động 5g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ Mạng di động 5G Nhóm sinh viên thực hiện 1 Nguyễn Nhật Anh – 22A1201D0016 – K25 ĐT1 ( Nhóm Trưởng)[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

CHỦ ĐỀ:

Mạng di động 5G

Nhóm sinh viên thực hiện:

1 Nguyễn Nhật Anh – 22A1201D0016 – K25 ĐT1 ( Nhóm Trưởng)

2 Nguyễn Hòa Nam – 22A1201D0154 – K25 ĐT1

3 Trịnh Minh Quân – 22A1201D0186 – K25 ĐT1

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ ĐÌNH HƯNG

MỤC LỤC

A LỜI NÓI ĐẦU 3

B Nội dung 4

1 Giới thiệu về công nghệ 5G 4

2 SƠ LƯỢC SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 5G 4

3 HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ MẠNG 5G 6

4 TỐC ĐỘ CỦA MẠNG 5G 8

5 VÙNG PHỦ SÓNG CỦA 5G 10

a) Vùng phủ sóng 5G của AT&T 10

b) Vùng phủ sóng 5G của T-Mobile 11

c) Vùng phủ sóng 5G của Verizon 12

6 CÓ THỂ SỬ DỤNG 5G CHO INTERNET GIA ĐÌNH KHÔNG ? 13

7 LỢI ÍCH VÀ TIỀM NĂNG CỦA 5G TRONG TƯƠNG LAI 13

a) Các dịch vụ stream 13

b) VR và AR 14

c) Tăng tốc AI và robot 14

d) Phân chia mạng lưới và thành phố thông minh 15

e) Độ trễ thấp, tuổi thọ pin dài 16

f) Hỗ trợ chăm sóc sức khỏe 16

8 TĂNG CƯỜNG INTERNET OF THING (IOT) 17

9 CÁC THÁP 5G TRÔNG NHƯ THẾ NÀO 22

10 MẠNG 5G VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 24

11 HẠN CHẾ VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẠNG 5G 25

a) Hạn chế 25

b) Nhược điểm 25

12 KẾT LUẬN 26

A LỜI NÓI ĐẦU

*Trong thế giới ngày càng phát triển và kết nối hơn, việc truyền tải dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả trở nên cực kỳ quan trọng Mạng di động 5G được xem là bước tiến mới nhất trong lĩnh vực này, mang lại tốc độ truyền tải dữ liệu cao hơn và độ trễ thấp hơn so với các thế hệ mạng di động trước đó Trong bài báo cáo này, chúng tôi sẽ giới thiệu

về công nghệ 5G và những ứng dụng tiềm năng của nó trong cuộc sống hàng ngày

B Nội dung

1 Giới thiệu về công nghệ 5G

- 5G (Thế hệ mạng di động thứ 5 hoặc hệ thống không dây thứ 5) là thế hệ tiếp theo của công nghệ truyền thông di động sau thế hệ 4G, hoạt động ở các băng tần 28, 38, và 60 GHz Mạng 5G được xem là chìa khóa để chúng ta đi vào thế giới Mạng lưới vạn vật kết nối

Internet (IoT), trong đó các bộ cảm biến là những yếu tố quan trọng

để trích xuất dữ liệu từ các đối tượng và từ môi trường, được tung ra vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và người tiêu dùng

2 SƠ LƯỢC SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 5G

Kể từ khi hệ thống 1G được Nordic Mobile Telephone giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1981, cứ khoảng 10 năm lại xuất hiện một thế hệ điện thoại di động mới Các hệ thống 2G đầu tiên bắt đầu tung ra vào năm 1991, các hệ thống 3G đầu tiên xuất hiện lần đầu vào năm 2001

và hệ thống 4G hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn "IMT nâng cao" đã được chuẩn hóa vào năm 2012 Sự phát triển các hệ thống tiêu chuẩn của các mạng 2G (GSM) và 3G (IMT-2000 và UMTS) mất khoảng 10

năm kể từ khi các dự án R & D chính thức bắt đầu, và quá trình phát triển hệ thống 4G đã được bắt đầu từ năm 2001 hoặc 2002 Tiếp đó Mạng 5G bắt đầu được triển khai nghiêm túc vào năm 2019, nhưng nền tảng cho mạng thế hệ tiếp theo 4G đã được đặt ra từ nhiều năm trước Kiến trúc của tiêu chuẩn 5G được đưa ra vào năm 2016 Tại thời điểm đó mọi công ty và cá nhân liên quan từ cả phía mạng và người tiêu dùng đều có thể bắt đầu sản xuất các thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn 5G

Rõ ràng là mạng 5G vẫn chưa đạt đến mức “Thống trị” toàn thị

trường, thậm chí chưa đại diện cho phần lớn lưu lượng truy cập di động Nhưng nhìn lại lịch sử triển khai 4G, chúng ta có thể biết được thời gian sẽ kéo dài bao lâu 4G (LTE) lần đầu tiên được triển khai thương mại vào năm 2009 và không hoạt động ở Hoa Kỳ cho đến cuối năm 2010 Phải đến năm 2013, 4G mới thực sự phổ biến ở nhiều quốc gia và trở nên thống trị so với các mạng 3G cũ

Theo một dòng thời gian tương tự, chúng ta vẫn có thể nghĩ rằng phải đến cuối năm 2022 hoặc thậm chí là năm 2023 để mạng 5G trở thành mạng “thống trị” ở hầu hết các quốc gia trên thế giới Có nhiều lý do tương tự như 4G, cụ thể là mạng 5G phải đối mặt với những rào cản

kỹ thuật, hoạt động trên phổ tần mới với các công nghệ mới được yêu cầu trên cả mạng và thiết bị – mặc dù điều này cũng mang lại sự gia tăng đáng kể về tốc độ so với mạng thế hệ trước

3 HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ MẠNG 5G

Mạng không dây 5G hoạt động bằng cách chia các “cell” thành các vùng gửi dữ liệu qua sóng radio¹ Công nghệ 4G (LTE) sẽ cung cấp nền tảng cho 5G đó là trụ tháp di động lớn, công suất cao để phát tín hiệu¹ Khi đưa công nghệ 5G vào ứng dụng trong đời sống, các nhà mạng phải sử dụng nhiều anten hơn nhiều lần để có thể đạt độ phủ

sóng mạnh như bây giờ, nhờ vậy mà bảo đảm tốc độ và tính ổn định với các tín hiệu sóng milimet

Công nghệ mạng 5g truyền tải thông tin nhanh hơn và chính xác hơn; Giảm thiểu độ trễ, nếu ở trong điều kiện không đảm bảo cũng có thể hoàn thiện công việc nhanh hơn so với 4g; Kết nối được nhiều thiết bị cùng một lúc mà không bị gián đoạn

4 TỐC ĐỘ CỦA MẠNG 5G

thể đạt đến 10 Gbp/s (gigabit mỗi giây) thậm chí cao hơn, ngay cả ở vùng rìa phủ sóng, tốc độ vẫn có thể đạt từ 1 đến vài trăm Mbp/s

- Theo lý thuyết, tốc độ đạt 1 – 1.5 Gbp/s

- Nếu tải bộ phim 2 giờ sẽ mất khoảng 7 - 8 phút

- Với tốc độ như thế này, người dùng có thể tải bộ phim dài 2 giờ chưa được 10 giây

Độ trễ

- Độ trễ (ping) có thể xuống tới 10 ms, thậm chí là bằng không trong điều kiện hoàn hảo

- Độ trễ thấp giúp bạn chơi game đồ họa sẽ có sự phản hồi ngay lập tức, bạn sẽ cảm thấy

độ trễ thấp hơn rất nhiều so với 4G

- Độ trễ (ping) là khoảng 30 ms hoặc có thể cao hơn nếu trong điều kiện không tốt

- Với điều kiện mạng không tốt, bạn sẽ cảm nhận độ trễ rõ rệt trong khi chơi game hay lướt web

Hỗ trợ

kết nối

thiết bị

Kết nối gấp 10-100 lần số lượng thiết bị kết nối cùng một lúc như:

- Điện thoại thông minh

- Máy móc hạng nặng

- Mạng cảm biến sử dụng trong các tòa nhà, thành phố, nông trại,…

- Hệ thống giao thông, cơ sở

hạ tầng

=> Kết nối các thiết bị cá nhân người dùng và giữa các thiết bị máy móc với nhau Giảm thiểu tuyệt đối tình trạng gián đoạn giữa các thiết bị

- Quá nhiều thiết bị cố gắng sử dụng mạng ở một nơi có thể gây tắc nghẽn

- Cơ sở hạ tầng mạng không thể đối phó với số lượng lớn thiết

bị, dẫn đến tốc độ dữ liệu chậm hơn và thời gian trễ để tải xuống lâu hơn

=> Khó kiểm soát được tình trạng gián đoạn, chuyển mạng giữa các thiết bị

Khả

năng Để không bị nhiễu sóng, phần mềm trong ăngten sẽ truyền tín Gây hao phí tài nguyên do truyền tín hiệu được phân tán

truyền

tín hiệu hiệu tập trung tới các thiết bị. xung quanh, kể cả không có thiết bị kết nối

5G đang mở rộng khắp Hoa Kỳ với tốc độ đáng kể Và mặc dù bạn có thể không có điện thoại có thể kết nối với mạng thế hệ tiếp theo tuy nhiên, ngày đó đang nhanh chóng đến gần, như hầu hết các điện thoại hàng đầu hiện nay đều có 5G Khi bạn có điện thoại 5G, nơi chính xác 5G có sẵn? Câu hỏi về phạm vi phủ sóng này luôn khác nhau tùy theo nhà cung cấp dịch vụ, nhưng hiện nay có rất nhiều khả năng bạn có 5G ở nơi bạn sống – hoặc gần đó

Để sử dụng 5G, bạn sẽ cần hai thứ: Điện thoại hỗ trợ 5G và mạng cung cấp nó Có hiện có rất nhiều điện thoại 5G trên thị trường, bao gồm toàn bộ dòng iPhone 12 và Dòng Galaxy S21 Cả ba nhà mạng lớn của Mỹ đều đang tích cực triển khai mạng 5G của họ để đáp ứng nhu cầu, nhưng tất nhiên có nhiều điều hơn bạn nghĩ dựa trên lượt truy cập vào các trang web của nhà mạng

Đây là nơi bạn có thể tìm thấy 5G di động ở Hoa Kỳ, bất kể bạn đang

sử dụng nhà mạng nào

5 VÙNG PHỦ SÓNG CỦA 5G

a) Vùng phủ sóng 5G của AT&T

-AT&T có mạng 5G phủ sóng cho 281 triệu người với khả năng

mmWave thêm ở một số khu vực trong 42 thành phố trên khắp đất nước AT&T cũng đã ra mắt mạng C-band với phạm vi phủ sóng cho hơn 70 triệu người tính đến cuối năm 2022

Mạng 5G của AT&T hiện đã phủ sóng trên toàn quốc và đang tiếp tục phát triển Mạng này được xây dựng trên dải tần Sub-6, có nghĩa là nó

có thể tiếp cận xa và có khả năng xuyên qua các chướng ngại vật, nhưng không phải là loại mạng siêu tốc mà một số người hy vọng b) Vùng phủ sóng 5G của T-Mobile

-Mạng 5G Ultra Capacity của T-Mobile chủ yếu có sẵn ở các thành phố vừa và nhỏ có dân số từ 10.000 đến 50.000 người trong khu vực

lân cận Hiện nay, T-Mobile cho biết mạng Ultra Capacity 5G của họ

có thể phủ sóng cho 165 triệu người tại Hoa Kỳ Đa số những người này sống trong các khu vực đông dân cư

T-Mobile dẫn đầu với phạm vi phủ sóng 5G là 37% so với chỉ 16% của AT&T Vùng phủ sóng lớn nhất của T-Mobile được cung cấp bởi mạng Extended Range 5G, tính đến tháng Ba năm 2023, đã phủ sóng hơn 325 triệu người Bản đồ phủ sóng cho mạng này trông rất giống với mạng LTE của T-Mobile và tốc độ chỉ càng tăng khi mạng Ultra-Capacity tiếp tục phát triển

c) Vùng phủ sóng 5G của Verizon

Verizon cung cấp cả 5G cố định và di động trên khắp Hoa Kỳ, tuy nhiên phạm vi phủ sóng 5G của nhà mạng này chỉ chiếm 12.7% đất nước Sau nhiều năm tập trung độc quyền vào mmWave (mà Verizon gọi là UWB hoặc Ultra Wide Band) và chỉ phủ sóng một phần rất nhỏ của đất nước, Verizon cuối cùng đã bật mạng 5G toàn quốc sử dụng dải tần Sub-6

6 CÓ THỂ SỬ DỤNG 5G CHO INTERNET GIA ĐÌNH KHÔNG ?

Với tốc độ đáng kinh ngạc và độ trễ thấp, 5G có vẻ như là một sự thay thế tiềm năng cho mạng không dây gia đình Đặc biệt là ở các khu vực nông thôn, nơi hiếm có internet có dây nhanh chóng và giải pháp thay thế duy nhất thường là internet vệ tinh Mặc dù khả năng chắc chắn là có, nhưng Internet gia đình 5G vẫn chưa phải là một giải pháp thay thế tuyệt vời

7 LỢI ÍCH VÀ TIỀM NĂNG CỦA 5G TRONG TƯƠNG LAI

Có rất nhiều trường hợp sử dụng 5G không chỉ đơn thuần là liên lạc di động Trong ngắn hạn, 5G có thể chỉ đơn giản là tăng tốc độ của bạn cho việc tải xuống video, ứng dụng hoặc chơi trò chơi Về lâu dài, 5G

có thể tạo ra tất cả các ngành công nghiệp mới tương tự như 4G Dưới đây là một số trường hợp ứng dụng kết nối 5G dự kiến trong tương lai a) Các dịch vụ stream

Một trong những lợi ích rõ ràng nhất của 5G là tốc độ và độ tin cậy của kết nối được tăng lên đáng kể Điều này sẽ cho phép các dịch vụ stream cung cấp video chất lượng cao hơn, cũng như các dịch vụ livestreaming mà không bị gián đoạn và trễ do buffering Với tốc độ tải xuống siêu nhanh và độ trễ được cải thiện, mạng 5G có tiềm năng

để nâng cao các dịch vụ stream theo nhiều cách khác nhau Đầu tiên, mạng 5G có thể cho phép stream nhanh hơn và phát lại không bị gián đoạn

b) VR và AR

5G sẽ giảm độ trễ một cách đáng kể và tăng tốc độ lên rất nhiều Độ trễ thấp với việc truyền dữ liệu tốc độ cao gấp 100 lần sẽ tạo ra nhiều khả năng mới, bao gồm cải thiện khả năng xử lý lưu lượng mạng và hiệu quả mạng được tăng cao Tất cả những lợi ích này sẽ cho phép công nghệ AR và VR cuối cùng đạt được tiềm năng đầy đủ của

chúng

c) Tăng tốc AI và robot

Tính linh hoạt và sức mạnh của mạng 5G sẽ cho phép các loại kết nối mới và sự xuất hiện của một dòng thiết bị hoàn toàn mới Khi sự gia tăng kép của AI và 5G mở rộng khả năng, mức độ mà các công ty và

cá nhân sẽ có thể tận dụng các giải pháp kết quả sẽ tăng lên Mô-đun 5G Advantech AIW-355 cũng giúp tăng tốc quá trình chuyển đổi công nghệ kết nối không dây bằng cách cung cấp các khả năng và sức mạnh trước đây không có với mạng 4G

d) Phân chia mạng lưới và thành phố thông minh

Một trong những lợi ích của 5G là độ hiệu quả của việc truyền dẫn và mức tiêu thụ năng lượng thấp so với các mạng trước đây 5G cũng sẽ

hỗ trợ giám sát thời gian thực về khí thải, chất lượng không khí, chất lượng nước và các chỉ số môi trường khác Các thành phố thông minh được kết nối là những lĩnh vực mà sự phát triển sẽ được hưởng lợi từ sóng 5G

e) Độ trễ thấp, tuổi thọ pin dài

Theo chủ tịch và cựu CEO Verizon Lowell McAdam, giá trị chính của 5G không phải là tốc độ tải xuống cao mà là độ trễ thấp hơn đáng

kể Với lợi thế này, IoT có thể sử dụng trong 10 năm, thiết cầm tay siêu nhẹ chỉ cần sạc mỗi tháng một lần Hầu hết các bộ phận trong các thiết bị di động sẽ không còn quá cần thiết, vì thế thiết bị sẽ có nhiều khoảng trống cho pin lớn hơn, pin cũng được sử dụng ít hơn

f) Hỗ trợ chăm sóc sức khỏe

Tín hiệu đáng tin cậy và độ trễ thấp của 5G có thể thay đổi cơ bản việc chăm sóc sức khỏe Kỳ vọng cho thấy những cải tiến trong y học

từ xa, hỗ trợ phục hồi từ xa và vật lý trị liệu qua công nghệ

Augmented Reality (tương tác thực tế ảo), phẫu thuật chính xác và thậm chí phẫu thuật từ xa trong những năm tới với mạng 5G Ngoài

ra, các bệnh viện có thể tạo ra mạng lưới cảm biến khổng lồ để theo dõi bệnh nhân, và các công ty bảo hiểm thậm chí có thể giám sát

người đăng ký để xác định phương pháp điều trị và quy trình phù hợp

8 TĂNG CƯỜNG INTERNET OF THING (IOT)

-Mạng 5G đang thay đổi dần cách chúng ta suy nghĩ về IoT (Internet

of Things) Trong đó, 5G sẽ là công nghệ hỗ trợ mạnh mẽ giúp gia tăng tốc độ kết nối để làm cho các thiết bị IoT hiệu quả hơn Các giải pháp Mạng 5G Riêng tư cung cấp cho các doanh nghiệp một nền tảng kết nối tích hợp được thiết kế riêng cho IIoT

Các trường hợp sử dụng IoT

-Kiểm tra từ xa: Mạng 5G có khả năng kiểm tra thông minh và thu thập dữ liệu từ xa Ngoài ra, các giải pháp mô phỏng mạng 5G cũng

có sẵn cho các tiêu chuẩn 5G NR (cho các tiêu chuẩn vô tuyến mới)

và sẽ tiếp tục hỗ trợ các tiêu chuẩn 3GPP NR mới

Như một trường hợp điển hình, IBM đang phát triển một giải pháp cơ

sở hạ tầng dân dụng để giám sát các cây cầu, đường hầm, đường cao tốc và đường sắt cũ kỹ Giải pháp sẽ sử dụng dữ liệu IoT thời gian thực được tạo ra từ các cảm biến được đặt trên các công trình cũng như máy ảnh tĩnh và máy bay không người lái Dữ liệu của các thiết

bị IoT sẽ đưa vào các mô hình phân tích cụ thể của ngành để giúp xác định và đo lường tác động của thiệt hại như vết nứt, rỉ sét và ăn mòn, cũng như rung chuyển và ứng suất

Drone có thể thực hiện kiểm tra trên không các cấu trúc, dây điện và đường ống dẫn khí đốt, gửi lại dữ liệu trực quan Việc kiểm tra từ xa như vậy, có thể được thực hiện mà không tốn chi phí cử đội bay, có thể phát hiện sớm các dấu hiệu của vấn đề, tránh các hư hỏng nghiêm trọng có thể xảy ra, rò rỉ đường ống hoặc dây điện bị đứt

Kiểm tra trực quan: Trong sản xuất, có thể kích hoạt kiểm tra trực quan các tài sản vận hành và dây chuyền sản xuất nhờ độ trễ thấp của 5G Sử dụng giám sát chất lượng sản phẩm làm ví dụ, máy ảnh ghi lại hình ảnh khi sản phẩm hoàn thiện Các hình ảnh được phân tích bởi

AI để phát hiện các khuyết tật hoặc các vấn đề về chất lượng Điều này mang lại lợi thế cho một chức năng phổ biến ngày nay Ví dụ, IBM hiện đang cung cấp tính năng kiểm tra trực quan do AI hỗ trợ để phát hiện chính xác các lỗi sản phẩm và thiết bị

Ở cấp độ rộng hơn, 5G có thể cho phép các nhà máy dễ dàng bổ sung các cảm biến và thiết bị không dây có thể kết nối trực tiếp với mạng 5G mà không cần đi dây rộng rãi hoặc thiết bị CNTT cục bộ để duy trì và quản lý Việc kết nối thiết bị sản xuất trực tiếp với các dịch vụ đám mây sẽ giúp đảm bảo thời gian hoạt động tối đa và giảm chi phí bảo trì

Quản lý tòa nhà và cơ sở: 5G sẽ cho phép kết nối dễ dàng hơn các cảm biến trong các tòa nhà để thúc đẩy các giải pháp mới về hiệu quả năng lượng, quản lý sử dụng và trải nghiệm của du khách Điều này càng đúng hơn đối với các cơ sở lớn hơn với nhiều tài sản cần được giám sát và bảo trì, chẳng hạn như sân vận động, sân bay, trung tâm thương mại và trường học

triển mới của phương tiện giao thông, cho phép các xe ô tô kết nối với