ĐỀ TÀI 2: “Tìm hiểu về mạng 5G, so sánh với mạng 4G.” PHẦN MỞ ĐẦU Tại Diễn đàn quốc gia về phát triển doanh nghiệp công nghệ số Việt Nam 2020 với Chủ đề “Doanh nghiệp công nghệ số - Động lực thúc đẩy chuyển đổi số, phát triển kinh tế số Việt Nam”, Bộ trƣởng Nguyễn Mạnh Hùng cho biết, năm 2020, Việt Nam trở thành nƣớc thứ năm trên thế giới làm chủ công nghệ 5G, sản xuất đƣợc thiết bị hạ tầng 5G, sản xuất đƣợc điện thoại 5G. Rất ít ngƣời, kể cả trong nƣớc và nƣớc ngoài, tin rằng Việt Nam chúng ta có thể làm đƣợc việc này. Nhƣng công nghệ không phải điều gì cao siêu, đây là kết quả của lao động sáng tạo, kích hoạt sự lao động sáng tạo này là một khát vọng lớn. Một khát vọng lớn đến không tƣởng và một sự quyết tâm bền bỉ sẽ dẫn chúng ta đến những cách tiếp cận đột phá để biến việc khó thành việc dễ. Theo ông Lê Đăng Dũng, Quyền chủ tịch kiêm Tổng giám đốc Tập đoàn Viettel, về mặt hạ tầng truyền dẫn, công nghệ kết nối IoT trên nền 4G LTE-M và NB-IoT đã đƣợc Viettel triển khai và trở thành một trong 50 nhà mạng đầu tiên trên thế giới triển khai các công nghệ này. Viettel trở thành nhà mạng đầu tiên trên thị trƣờng giúp Việt Nam bắt kịp những nƣớc đi đầu về 5G trên thế giới nhƣ Mỹ, Úc, Nhật Bản và Hàn Quốc. Với các công nghệ 3G và 4G thì Việt Nam triển khai sau thế giới, nhƣng với 5G Việt Nam đang trong nhóm những nƣớc đi đầu. Đi sau các nƣớc về công nghệ 3G và 4G, Việt Nam có đƣợc những bài học kinh nghiệm của các nhà mạng đã triển khai trƣớc đó. Còn với 5G chúng ta đi đầu nên bắt buộc phải tìm ra hƣớng đi cho mình. Và tại nƣớc ta, 5G đƣợc kỳ vọng sẽ mang đến những trải nghiệm vƣợt bậc cho ngƣời dùng di động, những thay đổi ấn tƣợng thực chất của các ngành kinh tế và là nền tảng quan trọng để thúc đẩy chuyển đổi số các cơ quan, doanh nghiệp. Nắm rõ đƣợc tầm quan trọng của mạng 5G, nhóm 6 chúng em xin đƣợc tìm hiểu về đề tài: “Tìm hiểu về mạng 5G, so sánh với mạng 4G.”
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THƯƠNG MẠI
KHOA HTTTKT & TMĐT
- -
BÀI THẢO LUẬN MẠNG MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI 2:
“Tìm hiểu về mạng 5G, so sánh với mạng 4G.”
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Trung
Nhóm thực hiện : Nhóm 6
Lớp : 2123ECIT2421
Hà Nội, 2021
Trang 251 Doãn Bích Ngọc
52 Trần Thị Bích Ngọc
53 Trần Thị Hồng Ngọc
54 Nguyễn Thị Nhung
55 Nguyễn Thị Hồng Nhung (NT)
56 Phạm Thị Thu Phương
57 Trần Thị Lan Phương
58 Nguyễn Công Hương Quỳnh
59 Nguyễn Thị Diễm Quỳnh
60 Phan Lạc Thế Sơn
Trang 3CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG 5G 2
I Lịch sử phát triển của mạng di động 2
II Khái niệm và một số nội dung liên quan 3
1 Khái niệm và mục tiêu của mạng 5G 3
2 Cấu trúc và đặc điểm của mạng 5G 4
3 Tiêu chuẩn của mạng 5G 6
III Xu hướng dùng mạng 5G trong tương lai 7
IV Một số thiết bị hỗ trợ 5G 7
CHƯƠNG 2: SO SÁNH MẠNG 5G VỚI MẠNG 4G 8
I Ưu điểm của 5G so với 4G 8
II Những trở ngại của 5G so với 4G 9
CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG 5G Ở VIỆT NAM 11
I Tình hình triển khai 5G ở Việt Nam 11
II Những cơ hội và thách thức khi triển khai mạng 5G tại Việt Nam 12
1 Cơ hội khi triển khai mạng 5G tại Việt Nam 12
2 Thách thức lớn khi triển khai mạng 5G tại Việt Nam 12
KẾT LUẬN CHUNG 13
TÀI LIỆU THAM KHẢO 14
Trang 41
PHẦN MỞ ĐẦU
Tại Diễn đàn quốc gia về phát triển doanh nghiệp công nghệ số Việt Nam 2020 với Chủ đề “Doanh nghiệp công nghệ số - Động lực thúc đẩy chuyển đổi số, phát triển kinh
tế số Việt Nam”, Bộ trưởng Nguyễn Mạnh Hùng cho biết, năm 2020, Việt Nam trở thành nước thứ năm trên thế giới làm chủ công nghệ 5G, sản xuất được thiết bị hạ tầng 5G, sản xuất được điện thoại 5G Rất ít người, kể cả trong nước và nước ngoài, tin rằng Việt Nam chúng ta có thể làm được việc này Nhưng công nghệ không phải điều gì cao siêu, đây là kết quả của lao động sáng tạo, kích hoạt sự lao động sáng tạo này là một khát vọng lớn Một khát vọng lớn đến không tưởng và một sự quyết tâm bền bỉ sẽ dẫn chúng ta đến những cách tiếp cận đột phá để biến việc khó thành việc dễ
Theo ông Lê Đăng Dũng, Quyền chủ tịch kiêm Tổng giám đốc Tập đoàn Viettel, về mặt hạ tầng truyền dẫn, công nghệ kết nối IoT trên nền 4G LTE-M và NB-IoT đã được Viettel triển khai và trở thành một trong 50 nhà mạng đầu tiên trên thế giới triển khai các công nghệ này Viettel trở thành nhà mạng đầu tiên trên thị trường giúp Việt Nam bắt kịp những nước đi đầu về 5G trên thế giới như Mỹ, Úc, Nhật Bản và Hàn Quốc Với các công nghệ 3G và 4G thì Việt Nam triển khai sau thế giới, nhưng với 5G Việt Nam đang trong nhóm những nước đi đầu Đi sau các nước về công nghệ 3G và 4G, Việt Nam có được những bài học kinh nghiệm của các nhà mạng đã triển khai trước đó Còn với 5G chúng ta đi đầu nên bắt buộc phải tìm ra hướng đi cho mình
Và tại nước ta, 5G được kỳ vọng sẽ mang đến những trải nghiệm vượt bậc cho người dùng di động, những thay đổi ấn tượng thực chất của các ngành kinh tế và là nền tảng quan trọng để thúc đẩy chuyển đổi số các cơ quan, doanh nghiệp
Nắm rõ được tầm quan trọng của mạng 5G, nhóm 6 chúng em xin được tìm hiểu về
đề tài: “Tìm hiểu về mạng 5G, so sánh với mạng 4G.”
Trang 52
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG 5G
I Lịch sử phát triển của mạng di động
Công nghệ mạng 1G: thoại không dây
Mạng di động thế hệ đầu tiên (1G) được bắt đầu vào năm 1980 Công nghệ mạng 1G chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại Thế hệ mạng đầu tiên khi được triển khai vẫn còn rất nhiều khuyết điểm như chất lượng thoại thấp, thường xuyên bị ngắt cuộc gọi, dung lượng pin kém và không hỗ trợ bảo mật Tốc độ lý thuyết của mạng 1G là 2,4 Kbps
Công nghệ mạng 2G: nhắn tin đa phương tiện
Mạng 2G được thử nghiệm đầu tiên tại Phần Lan năm 1991, đây là một cải tiến lớn
so với thế hệ 1G khi chuyển đổi từ truyền thông tương tự sang truyền thông số Mạng 2G không chỉ cung cấp dịch vụ thoại mà còn bắt đầu hỗ trợ dịch vụ dữ liệu như nhắn tin SMS, nhắn tin đa phương tiện MMS Tốc độ mạng 2G ban đầu đạt khoảng 50 Kbps Sau một vài cải tiến với các công nghệ như GPRS, EDGE tốc độ mạng 2G có thể đạt tới 1,3 Mbps Tuy hiện nay mạng 2G đã được thay thế bởi các công nghệ mới, nhưng vẫn được sử dụng như một kênh dự phòng ở khắp nơi trên thế giới
Công nghệ mạng 3G: thoại truyền hình, internet di động
Mạng 3G được giới thiệu năm 1998, mở đầu cho mạng di động băng thông rộng với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn Nhờ cải tiến về mặt tốc độ, các điện thoại di động có thể
sử dụng được các dịch vụ như điện thoại truyền hình, truy cập internet Tốc độ mạng 3G đạt 2 Mbps khi không di chuyển và 384 Kbps khi di chuyển trên phương tiện Sau một vài cải tiến với các công nghệ như HSPA, HSPA+, tốc độ mạng 3G có thể đạt tới 7,2 Mbps
Công nghệ mạng 4G: ứng dụng internet
Mạng 4G được giới thiệu vào năm 2008, không chỉ hỗ trợ kết nối internet như mạng 3G mà còn cung cấp các dịch vụ như game online, truyền hình HD, hội nghị truyền hình và các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao khác Tốc độ lý thuyết của mạng 4G đạt tới 1
Gbps và 100 Mbps khi di động
Trang 63
Công nghệ mạng 5G: internet vạn vật
Mạng 5G hiện đang được thử nghiệm giới hạn ở một số nơi trên thế giới Mạng 5G hứa hẹn rất nhiều cải tiến như tốc độ nhanh hơn, mật độ kết nối cao hơn, độ trễ thấp hơn, tiết kiệm năng lượng Tốc độ lý thuyết của mạng 5G đạt tới 20 Gbps
Tuy hiện nay phần lớn các thiết bị di động chưa sử dụng hết băng thông của mạng 4G, 5G vẫn sẽ còn nhiều trì hoãn trước khi có thể triển khai trên toàn thế giới Nhưng với các dự đoán tăng trưởng của truyền thông di động thì cũng không phải quá sớm khi các nước trên thế giới, các tập đoàn đa quốc gia đang chuẩn bị cho cuộc đua 6G
II Khái niệm và một số nội dung liên quan
1 Khái niệm và mục tiêu của mạng 5G
Nền móng đầu tiên của mạng di động 5G bắt đầu từ tháng 4 năm 2008 – thời điểm NASA (Cơ quan Hàng không và Không gian Hoa Kỳ) hợp tác với Machine-to-Machine Intelligence và Geoff Brown để phát triển thế hệ mạng di động thứ 5 trên cơ sở của 4G
và 3G trước đó nhằm hỗ trợ các cá nhân và doanh nghiệp truy cập dữ liệu từ xa
Mạng 5G được tung ra vào năm 2020 để đáp ứng nhu cầu kinh doanh và người tiêu dùng Sự phát triển của 5G hiện nay là thành quả của dự án đối tác thế hệ thứ 3 (3GPP) giữa các nhóm hiệp hội viễn thông với mục đích đưa ra những tiêu chuẩn kỹ thuật chung cho hệ thống điện thoại di động mới Đây là một liên minh bao gồm nhiều tổ chức tới từ các quốc gia thành viên như: Hoa Kỳ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản,
Ấn Độ và các nước Châu Âu
Vậy mạng 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 Theo các nhà phát minh, mạng 5G sẽ có tốc độ nhanh hơn khoảng
100 lần so với mạng 4G hiện nay, giúp mở ra nhiều khả năng mới và hấp dẫn
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 Hàng tỷ bộ cảm biến sẽ được tích hợp vào các thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe hơi và thiết
bị đeo
Trang 74
Mục tiêu của mạng 5G là gắn kết tất cả các lĩnh vực kinh tế - xã hội, nhằm xây dựng
hệ sinh thái thông tin mà trung tâm là người dùng Nhưng do hạn chế về công nghệ, mạng 5G vẫn còn nhiều giới hạn về truyền thông như độ cao, độ sâu, độ rộng Mặc dù được coi là mạng của Internet vạn vật (IoT), nhưng mạng 5G vẫn còn khoảng cách khá
xa để đạt được tính phổ quát khắp nơi (ubiquitous) Về không gian truyền thông, mạng 5G hạn chế truyền thông trong độ cao cỡ vài nghìn mét so với mặt đất và ở độ sâu dưới mặt đất, mặt biển
2 Cấu trúc và đặc điểm của mạng 5G
Mạng di động 5G được phát triển để đáp ứng nhu cầu người dùng ngày càng cao như: tốc độ truyền dữ liệu cao, hiệu suất sử dụng tốt, người dùng nhiều, năng lượng tiêu thụ và chi phí thấp, là nền tảng cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 Mạng 5G hoạt động là sự kết hợp giữa tần số thấp và mạng tần số cao
Cấu trúc mạng 5G gồm nhiều tầng khác nhau, vì vậy không gian mạng dữ liệu và độ phủ sóng sẽ rộng hơn nhờ các trạm con trung gian ở giữa Với mô hình và cấu trúc đó thì ở các tầng trên sẽ sử dụng dải phổ tần cao hơn, tốc độ truyền tín hiệu mạnh và lớn hơn, càng về gần đến người dùng thì phổ tần sẽ giảm xuống Với cấu trúc như vậy, và
sự kết hợp sử dụng nhiều dải tần với nahu trong mạng sẽ đảm bảo được kết nối và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng
Mạng di động 5G được phát triển nhằm tăng cường tốc độ truyền dữ liệu và sử dụng hiệu quả tài nguyên Do đó, mạng di động 5G được phát triển theo cấu trúc với những tính năng chính sau đây:
Tốc độ dữ liệu và độ trễ: Mạng dữ liệu 5G cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao, lên đến vài Gbp/s và độ trễ chỉ khoảng 2-5 mili giây
Thiết bị máy kiểu giao tiếp đa thiết bị: Khác với các mạng di động trước đây, mạng
di động 5G cho phép kết nối nhiều thiết bị cùng lúc và có thể chia sẻ những dữ liệu trùng nhau từ các thiết bị như là điện thoại thông minh, thiết bị gia dụng, tivi, xe ô tô, thiết bị cảm ứng,
Trang 85
Phổ tần 5G: Sự gia tăng nhu cầu kết nối của các thiết bị đòi hỏi lưu lượn, số lượng phổ tần cho hệ thống 5G cũng tăng lên Các băng tần cao thuộc bước sóng xăng-ti-met (cmWave) và milimet (mmWave) là các băng tần tiềm năng vì chúng có khả năng cung cấp kênh có độ rộng lớn, do đó, cung cấp được tốc độ dữ liệu cao Cho phép truyền tải rộng hơn băng thông thông thường 20MHz của mạng 4G
Kết hợp nhiều công nghệ: Mạng 5G không phải là thay đổi công nghệ mới, mà nó hỗ trợ và phát triển thêm nhiều công nghệ mới Nó kết hợp nhiều hệ thống như GSM, HSPA ( phương thức kết nối gói tốc độ cao), LTE và các hệ thống hỗ trợ truy cập với hiệu suất cao hơn
Mạng di động 5G hoạt động gồm nhiều tầng, gồm các trạm phát sóng gốc/nền (macrocell), các trạm trung gian (femtocells), và các kết nối từ thiết bị đến thiết bị Việc chia thành nhiều tầng sẽ đảm bảo hiệu suất, công suất mạng sẽ tốt hơn, đồng thời giúp làm giảm độ nhiễu khi truyền dữ liệu
Hỗ trợ tối đa khai thác dữ liệu: Trong quá trình khai thác, mỗi thiết bị truy cập có các yêu cầu khác nhau về tốc độ, đỗ trễ, nội dung truy cập, tuy nhiên trong mạng 5G, vấn
đề này sẽ được giải quyết linh hoạt và thông minh bởi vì các tầng có thể hỗ trợ nhau để chuyển tải đến người dùng cuối nội dung tốt nhất Dữ liệu có thể là từ macrocell hoặc từ femtocell hoặc từ người dùng cuối
Hiệu suất và hiệu quả hơn khi sử dụng tài nguyên: Một trong những thách thức chính của mạng 5G là nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các thiết bị kết nối mạng Làm sao để kéo dài tuổi thọ cũng như thời gian dùng pin, cải thiện hiệu quả năng lượng
và khai thác mạng với năng lượng ít nhất Ngoài ra, năng lượng có thể được hấp thu từ môi trường xung quanh ( sóng, năng lượng vô tuyến) ở khoảng cách nhỏ Hấp thu năng lượng có thể sử dụng cho các thiết bị hoặc giao tiếp trong một tế bào nhỏ của mạng Do
đó, khả năng sử dụng hiệu quả năng lượng có thể được thực hiện thông qua việc hấp thu năng lượng từ xung quanh, cụ thể là trực tiếp từ các trạm phát sóng gốc/ nền (macrocell)
Trang 96
3 Tiêu chuẩn của mạng 5G
Giới công nghiệp viễn thông với vai trò dẫn dắt của ITU và 3GPP cùng đặt ra mục tiêu phát triển từ công nghệ 4G lên thế hệ công nghệ di động tiếp theo, từ đó tất cả đã cùng nghiên cứu để vạch ra các kịch bản có thể áp dụng đối với công nghệ mới này, đó
là băng rộng di động nâng cao (eMBB), truyền thông thời gian trễ thấp và tin cậy cực cao (uRLLC) và truyền thông máy số lượng lớn (mMTC)
Tháng 9/2015, ITU đã phát hành Khuyến nghị M.2083 về tầm nhìn cho IMT tới năm
2020 và tương lai Khuyến nghị M.2038 bao gồm các mục tiêu, 8 chỉ tiêu năng lực chính (KPI) và lộ trình phát triển IMT-2020 8 chỉ tiêu bao gồm:
Tốc độ dữ liệu đỉnh đường xuống là 20 Gbps và đường lên là 10 Gbps
Hiệu suất sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống là 30 bit/s/Hz và đường lên là 15 bit/s/Hz
Tốc độ dữ liệu người dùng trải nghiệm đường xuống là 100 Mbps và đường lên là
50 Mbps
Lưu lượng đường xuống theo vùng 10Mb/s/ đối với Hotspot trong nhà
Độ trễ trên giao diện người dùng là 4 ms cho eMBB và 1 ms cho uRLLC, độ trễ trên giao diện điều khiển là 20ms
Mật độ kết nối: 1 triệu thiết bị /
Băng thông tối thiểu là 100 MHz và cho phép hỗ trợ băng thông lên đến 1GHz khi hoạt động ở băng tần trên 6 GHz
Tốc độ di chuyển tối đa của thuê bao là 500km/h
Ngoài ra còn có các yêu cầu khác để đánh giá tiêu chuẩn công nghệ IMT -2020 trong các vấn đề sử dụng khác nhau như: hiệu quả sử dụng năng lượng, độ tin cậy, thời gian gián đoạn khi di động, tổng lưu lượng vùng
Có thể tóm tắt các yêu cầu kỹ thuật đối với 5G trên vào các điều kiện như sau:
- Quan điểm người sử dụng: “Tốc độ siêu cao và độ trễ thấp”
- Kiến trúc nhận thức: “Mạng linh hoạt, thông minh”
- Quan điểm hoạt động: “Hoạt động tin cậy, an toàn”
- Quan điểm quản lý: “Năng lượng, chi phí, hiệu quả chi phí”
Trang 107
III Xu hướng dùng mạng 5G trong tương lai
Với xu hướng thời đại công nghệ việc phủ sóng mạng 5G chỉ còn là điều tất yếu Với mạng 5G sẽ phục vụ tốt hơn nhu cầu từ người dùng, nâng cao chất lượng cuộc sống mang nét hiện đại, chuẩn mực Với 5G truyền phát video 8K vô cùng đơn giản, tải xuống dữ liệu lớn trong nháy mắt và có độ trễ rất thấp 5G có thể là chìa khóa để biến những chiếc xe tự lái trở nên phổ biến hơn Để chúng hoạt động hiệu quả nhất, chúng cần có khả năng nhanh chóng gửi và nhận dữ liệu đến và đi từ những chiếc xe khác, hệ thống đường chỉ dẫn và hơn thế nữa Những điều này đòi hỏi một tốc độ mạng nhanh, độ trễ thấp, nhiều băng thông và độ tin cậy cao Một điều mà tốc độ và băng thông của 5G thực sự có thể giúp ích là Internet of Things (IoT) Tất cả mọi thiết bị, từ máy điều hòa nhiệt độ thông minh đến đèn thông minh xuất hiện trong nhà, 5G sẽ cung cấp khả năng cần thiết để kết nối mọi thứ dễ dàng
IV Một số thiết bị hỗ trợ 5G
Mobile
iPhone 12 Pro Max là điện thoại 5G tốt nhất tính đến thời điểm hiện tại của Apple
Nó không chỉ cung cấp một màn hình sống động mà còn mang đến thời lượng pin tốt hơn so với các model khác iPhone 12 Pro và iPhone 12 cũng cung cấp nhiều tính năng tuyệt vời của Pro Max, bao gồm hỗ trợ 5G mở rộng
Ngoài ra còn phải kể đến các điện thoại sau: Samsung Galaxy S21 Ultra, S21 Plus, OnePlus Nord N10 5G, Samsung Galaxy S20 FE, Google Pixel 4a 5G, Samsung Galaxy S20, S20 Plus và S20 Ultra, OnePlus 8 và 8 Pro,
PC
Lenovo Yoga 5G - PC 5G đầu tiên trên thế giới: Sau khi trưng bày hệ thống được phát triển hoàn chỉnh tại CES 2020, Lenovo đã đưa PC hỗ trợ 5G vào trong dòng sản phẩm phổ biến của mình, Yoga (Lenovo Yoga 5G)
Dell Latitude 9510: Được giới thiệu vào tháng 1/2020, được cho là máy tính doanh nghiệp nhỏ, nhẹ và thông minh nhất của Dell Máy tính 5G đầu tiên trong dòng Latitude
9000 sẽ có sẵn trong hai phiên bản - dạng vỏ sò truyền thống và dạng có thể chuyển đổi