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

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 –... Điề

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

Hiện nay, công nghệ thông tin được xem là một ngành mũi nhọn của các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia phát triển, tiến hành công nghiệp hoá và hiện đại hoá như nước ta Sự bùng nổ thông tin và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật số, yêu cầu muốn phát triển thì phải tin học hoá vào tất cả các ngành lĩnh vực

Khi các ngành công nghiệp đang trên đà phát triển thì công nghiệp thông tin cũng đã và đang phát triển theo từng ngày với nhiều công nghệ mới Sự phát triển công nghệ theo xu hướng IP hóa và tích hợp các công nghệ mới Trong những năm vừa qua mạng thông tin thế hệ thứ tư ra đời mang lại cho người sử dụng nhiều tiện ích như chức năng quản lý dịch vụ QoS, nhưng nó cũng

có một số nhược điểm như tốc độ truyền dữ liệu tối đa trong điều kiện lý tưởng đạt tới 1-1,5 Gbit/s cho nên rất khó cho việc download các loại file dữ liệu có dung lương lớn hơn, khả năng đáp ứng thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng, tính mở của mạng chưa cao và khả năng tích hợp các mạng khác chưa tốt, Hiện tại mạng 4G có độ trễ 40ms đến 60msdẫn đến những khó chịu cho người sử dụng cần độ phảnhồi nhanh Mặt khác dung lượng của 4G vẫn chưa đáp ứng với phát trực tuyến video có độ phân giải 4K hoặc thậm chí 8K Do vậy phải có mạng di động mới để khắc phục những những nhược điểm này

Từ đó, người ta đã bắt đầu nghiên cứu mạng di động mới có tên gọi là hệ thống mạng di động 5G.Việc nghiên cứu công nghệ mới giúp ta nắm bắt được xu hướng của các công nghệ hiện nay để đáp ứng các nhu cầu thị trường trong tương lai

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 tốquan 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 vàonăm 2016 Tại thời điểm đó mọi công ty và cá nhân liênquan 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 bao gồm các “cell” được chia thành các vùng gửi dữ liệu qua sóng radio Công nghệ 4G LTE (Long-Term Evolution) sẽ cung cấp nền tảng cho 5G Cũng giống như 4G LTE, công nghệ 5G hoạt động trên một loạt các phân bổ phổ tần số vô tuyến nhưng có khảnăng chạy trên một phạm vi rộng hơn so với các mạng hiện tại Dạng 5G phổ biến nhất đang được sử dụng được gọi là Sub-6 và mmWave

 Sub-6

Sub-6 có nghĩa là mạng 5G hoạt động ở tần số dưới 6GHz Tất cả các nhà cung cấp dịch vụ đều có một số mạng Sub-6, chủ yếu là do 4G LTE hiện đang chạy trên các tần số thấp hơn Ví dụ, T-Mobile sở hữu phổ tần băng tần thấp 600MHz và 2.5GHz thuộc sở hữu của Sprint trước đây đều được sử dụng cho 5G.

Phổ tần Sub-6 cực kỳ quan trọng trong việc triển khai mạng 5G Bởi vì các sóng vô tuyến tần số thấp hơn này

có thể truyền đi khoảng cách xa và xuyên qua các bức tường và chướng ngại vật Điều đó có nghĩa là các nhà mạng có thể triển khai các mạng lớn hơn nhiều mà không cần phải xây dựng một số lượng lớn các tháp di động mới

 mmWave (sóng milimet)

mmWave dùng để chỉ các sóng vô tuyến tần số siêu cao từ 30Ghz đến 300Ghz Nó được sử dụng để tăng tốckết nối 5G và cung cấp tốc độ tải xuống nhiều gigabit mỗi giây Mặc dù kết nối mmWave có thể mang lại tốc

độ tải xuống siêu nhanh, nhưng tín hiệu tần số cao không thể truyền đi khoảng cách xa và “khó” vượt qua chướng ngại vật

Để tạo ra một mạng mmWave mạnh mẽ, các nhà cung cấp dịch vụ cần hàng nghìn “cổng” mạng nhỏ ở mọi thành phố Về cơ bản, việc triển khai mạng mmWave thường đi kèm với việc phải xây dựng các mạng nhỏ xung quanh gần như mọi ngóc ngách của mọi tòa nhà Tuy nhiên, mmWave lại có thể xử lý một lượng dữ liệu

và số lượng người dùng đáng kinh ngạc cùng một lúc Điều đó làm cho lựa chọn mmWave tốt hơn trong các thành phố đông dân cư, cũng như những nơi như sân

vận động và văn phòng mmWave cũng đang sử dụng phổ tần hoàn toàn mới không bị các mạng 3G, 4G và Sub-6 5G khác lấn át Vì vậy không có sự “thiếu hụt” tàinguyên.

Tất cả các nhà mạng lớn đều đang triển khai mạng

mmWave, nhưng cho đến nay những kết nối siêu nhanh

đó chỉ giới hạn ở một số khu vực trung tâm ở các thành phố lớn Chúng ta mong đợi rằng mạng mmWave sẽ ngày càng mạnh mẽ hơn nhưng vẫn chưa có câu trả lời

về thời gian cụ thể Cho đến lúc đó, Sub-6 sẽ cung cấp cho đại đa số mọi người mạng 5G phù hợp để sử dụng trong phần lớn thời gian

Gbp/s (gigabit mỗi giây)

thậm chí cao hơn, ngay

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

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 tảixuống lâu hơn

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

trung tới các thiết bị.

Gây hao phí tài nguyên

do truyền tín hiệu được phân tán 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 một mạng 5G rộng khắp, nhưng như bạn mongđợi, loại kết nối bạn nhận được sẽ phụ thuộc vào nơi bạn sống.

Một lớp sơn lót nhanh trên các loại 5G: Có hai dạng 5G hiện đang được sử dụng: Sub-6 và mmWave (sóng milimet) Sub-6 dựa vào tần số thấp hơn để cung cấp một mạng lớn hơn nhiều, nhưng điểm cân bằng là tốc

độ thường chỉ nhanh hơn một chút so với 4G Mặc dù kết nối mmWave dựa vào tần số cao hơn nhiều mang lại tốc độ tải xuống nhanh hơn đáng kể, nhưng những sóng vô tuyến đó không thể truyền đi khoảng cách xa hoặc vượt qua các chướng ngại vật như tường hoặc thậm chí cửa sổ

Mạng lưới của AT&T phần lớn phụ thuộc vào Sub-6 cho mạng lưới “toàn quốc” Và tùy thuộc vào thành phố củabạn, Sub-6 5G của nó thực sự có thể có cùng tốc độ hoặc chậm hơn 4G vì AT&T không có đủ phổ tần để triển khai song song cho cả hai mạng Ở một số thành phố, công ty đang cung cấp mmWave (5G +, như AT&T gọi nó) với tốc độ siêu nhanh, nhưng loại kết nối đó vẫncực kỳ hạn chế ở một vài con phố ở một vài thành phố lớn Nó còn một chặng đường dài để đi

Điều quan trọng cần lưu ý là AT&T có thật không muốn bạn nghĩ rằng bạn luôn sử dụng 5G Nếu bạn không có điện thoại tương thích với 5G, bạn vẫn có thể nhận được một biểu tượng nhỏ cho biết rằng bạn đang sử dụng “5GE”, nhưng đó là không hẳn là 5G – đó chỉ là tên tiếp thị mới của AT&T cho 4G Chỉ khi bạn thấy “5G”

hoặc “5G +” trên thanh trạng thái của mình, bạn mới bật thực tế 5G.

b)Vùng phủ sóng 5G của T-Mobile

T-Mobile là nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên để triển khai mạng 5G trên toàn quốc, tuy nhiên mạng đó cũng chủ yếu dựa vào phổ Sub-6, vì vậy nó sẽ không nhanh như mạng mmWave mà một số người mong đợi khi họ nghe thấy thuật ngữ “5G” hoặc xem quảng cáo trên TV của nhà mạng Chiến lược của T-Mobile tập trung vào việc xây dựng Sub-6 5G cho chính xác các tháp hiện đang mang 4G, vì vậy phạm vi mạng của nó gần như giống nhau cho cả hai

T-Mobile cũng đã bắt đầu ra mắt mmWave tại một số trung tâm thành phố sau khi hợp nhất với Sprint Giống như tất cả các nhà cung cấp dịch vụ khác, T-Mobile cuốicùng sẽ triển khai mmWave ở nhiều thành phố nhất có thể như một phần của mạng đa tầng của mình để giải quyết nhu cầu của các mật độ dân số khác nhau Khônggiống như các nhà cung cấp dịch vụ khác, rất may, nó không cung cấp cho bạn biểu tượng thanh trạng thái khác khi bạn đang sử dụng mmWave – điện thoại của bạn chỉ chuyển đổi liền mạch giữa mmWave và Sub-6

và bạn sẽ có được tốc độ tốt nhất có thể tại thời điểm đó

Một điều mà mạng 5G chưa khắc phục được là tổng thể phủ sóng Ở những khu vực dày đặc, T-Mobile thực sự tốt, nhưng bản đồ phủ sóng tổng thể của nó vẫn thua Verizon và AT&T Có những nơi trên đất nước mà bạn chỉ đơn giản là không đến được bất kì Phạm vi phủ sóngcủa T-Mobile – mặc dù bây giờ nó có thể đối đầu với Verizon và AT&T khi nói đến vùng phủ sóng 5G.

c) Vùng phủ sóng 5G của Verizon

Sau nhiều năm chỉ tập trung vào mmWave và bao phủ một phần rất nhỏ của đất nước trong quá trình này, Verizon đã bật mạng 5G “trên toàn quốc” bằng phổ Sub-6 Mặc dù nó có sẵn ở nhiều nơi hơn mmWave, nhưng nó vẫn còn một chút hạn chế về phạm vi trên toàn quốc và thực sự chỉ khả dụng ở những khu vực đông dân cư Ít nhất bạn có thể mong đợi tốc độ tốt khi bạn làm nhận được nó, mặc dù Và điểm vượt trội của Verizon là mạng 4G của họ cực kỳ mạnh mẽ, cung cấp tốc độ tuyệt vời theo đúng nghĩa của nó

Verizon đang tiếp tục dựa rất nhiều vào mạng mmWavecủa mình (mà nó gọi là UWB, hoặc Băng tần siêu rộng), mặc dù thực tế là mmWave vẫn không đáng tin cậy lắm Do những hạn chế về phạm vi và quản lý chướng ngại vật, mmWave vốn đã khó khăn hơn nhiều để thể hiện bằng bản đồ trực tuyến Vì vậy, chỉ vì bạn thấy mmWave trên bản đồ vùng phủ sóng, việc đi bộ 25 feet

có thể đưa bạn vào hoặc ra khỏi vùng phủ sóng Khi đánh giá nhà cung cấp dịch vụ để chọn, hãy xem vùng phủ sóng 5G trên toàn quốc, không phải mmWave

nếu bạn có thật không quan tâm đến mmWave, mạng mmWave của Verizon là mạng phổ biến nhất và đã có sẵn ở hàng chục thành phố – mặc dù, một lần nữa, chỉ các bộ phận của các thành phố đó.

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

Với tốc độ tải xuống 1 GB/s (hoặc cao hơn), 5G sẽ mở rathời đại cung cấp dữ liệu thần tốc để tải xuống hoặc streaming Việc chờ đợi video load dữ liệu sẽ được nhớ đến như một công nghệ lỗi thời từ xa xưa Hiện tại, xem

Youtube và Netflix bằng dữ liệu di động đã là một điều quen thuộc, nhưng 5G có thể thúc đẩy stream lên một mức độ mới, đó là stream game.

5G có độ trễ cực thấp, điều này có nghĩa là kết nối sẽ trở nên mạnh và đáng tin cậy hơn Nó sẽ cho phép người dùng có thể stream các game AAA trực tiếp với mức đồ họa cao, môi trường phức tạp Thêm vào đó, dịch vụ Google Stadia hứa hẹn sẽ giúp người dùng có trải nghiệm gaming hiện đại nhất ngay khi nhấn vào một đường link, quảng cáo hay video trên Youtube và

nó sẽ chia sẻ ngay lập tức

b)VR và AR

Các thiết bị như Oculus Quest hay Magic Leap One có thể mang đến trải nghiệm AR giải trí không giới hạn nhưng chúng yêu cầu người dùng phải đeo một máy tính nhỏ ở trên mặt hoặc ở túi sau Hầu như sẽ luôn có thiết bị đi kèm như vậy

5G có thể loại bỏ sự cần thiết của chiếc máy tính nhỏ này, làm cho các kính thông minh AR hoặc headset VR

có thể trở nên siêu nhẹ Các thiết bị sẽ mỏng hơn và có phần cứng rẻ hơn, nhờ vậy mà tiềm năng của kính AR

có thể được phát triển nhờ vào việc truyền phát nội dung đồ họa AR Về lâu dài, dòng chảy lớn dữ liệu không dây có thể là chìa khóa để thiết lập mạng

internet trực quan tương tác thông qua AR

c) Tăng tốc AI và robot

Để AI và các thiết bị thông minh hoạt động, chúng cần phải xử lý một lượng lớn thông tin không chỉ trong quá trình hoạt động, mà còn trong việc áp dụng dữ liệu