Thiết kế mạng 5G/6G là gì?
Mạng 5G và 6G mới nổi sử dụng beamforming, mảng ăng-ten MIMO khổng lồ và phân lát mạng để cung cấp tốc độ gigabit với độ trễ cực thấp. Trạm gốc (gNB) hướng các chùm sóng vô tuyến tập trung về phía thiết bị người dùng, giống như đèn pha chiếu theo diễn viên trên sân khấu thay vì chiếu sáng toàn bộ nhà hát.
Tại sao điều này quan trọng? Phân lát mạng chia một mạng vật lý thành các làn đường ảo chuyên dụng — eMBB cho phát trực tuyến, URLLC cho xe tự lái, mMTC cho hàng tỷ cảm biến IoT. Nghiên cứu 6G hướng tới băng tần terahertz nhắm mục tiêu tốc độ không dây 1 Tbps.
📖 Tìm hiểu sâu
Ví dụ 1
Hãy tưởng tượng một dịch vụ giao bánh pizza. Các mạng cũ giống như một tài xế giao hàng phục vụ cả thành phố - mọi người đều chờ đợi. Việc phân chia mạng 5G giống như có ba đội xe riêng biệt: xe máy tốc hành để giao hàng y tế khẩn cấp (URLLC), xe tải lớn để đặt hàng số lượng lớn tại nhà hàng (eMBB) và xe đạp từ từ thu thập thông tin đọc cảm biến từ mọi hộp thư (mMTC). Mỗi đội xe được tối ưu hóa cho công việc của mình, tất cả đều chia sẻ cùng một con đường.
Ví dụ 2
Beamforming giống như sự khác biệt giữa việc la hét trong một căn phòng đông người (các tháp di động cũ phát sóng khắp nơi) so với việc thì thầm trực tiếp vào tai ai đó thông qua một cái loa đi theo họ xung quanh (5G gNB). Mảng ăng-ten MIMO khổng lồ giống như có 256 chiếc loa nhỏ phối hợp để hướng âm thanh đến chính xác nơi mỗi người nghe đứng.
🎯 Mẹo sử dụng
Người mới
Bắt đầu bằng cách nhấn Bắt đầu, sau đó nhấp vào 'Thêm UE di chuyển' một vài lần để xem các tia theo dõi người dùng trong thời gian thực. Hãy thử chuyển Dải tần từ mmWave sang Sub-6GHz và xem vòng phủ sóng thay đổi.
Trung cấp
Chuyển sang chế độ Nâng cao và thử nghiệm các kích thước Mảng Ăng-ten. Lưu ý cách 16x16 (256 phần tử) tạo ra các chùm tia hẹp hơn, chính xác hơn nhiều so với 4x4. Thêm chướng ngại vật để phát hiện sự tắc nghẽn chùm tia — đây là thách thức chính đối với việc triển khai mmWave ở các thành phố.
Chuyên gia
Ở chế độ Chuyên gia, hãy thử kết hợp điều chế 256QAM với 8 lớp MIMO và băng thông 1GHz để có thông lượng lý thuyết tối đa. Sau đó chuyển sang loại lát URLLC và quan sát độ trễ giảm xuống dưới 1ms. So sánh các mô hình suy hao đường truyền ở Thành thị và Nông thôn để hiểu được sự cân bằng trong phạm vi phủ sóng.
📚 Thuật ngữ
🏆 Nhân vật chính
3GPP (2018)
Cơ quan tiêu chuẩn toàn cầu đã xác định thông số kỹ thuật 5G NR trong Phiên bản 15-18
Erdal Arikan (2008)
Mã cực được phát minh được sử dụng làm mã hóa kênh điều khiển 5G, đã giành được Giải thưởng IEEE Shannon
Thomas Marzetta (2010)
Đề xuất khái niệm MIMO khổng lồ tại Bell Labs, công nghệ nền tảng cho dung lượng 5G
Samsung Research (2021)
Đạt được đường truyền nguyên mẫu 6G terahertz đầu tiên trên thế giới ở tốc độ 140 GHz
Andrea Goldsmith (2005)
Giáo sư Stanford/Princeton có nghiên cứu MIMO và điều chế thích ứng làm nền tảng cho lớp vật lý 5G
🎓 Tài nguyên học tập
- What Will 5G Be? [paper]
Bài viết có ảnh hưởng của IEEE JSAC phác thảo tầm nhìn 5G và các công nghệ hỗ trợ chính bao gồm mmWave, Massive MIMO và mạng không đồng nhất (2014) - 6G: The Next Hyper-Connected Experience for All [paper]
Sách trắng về tầm nhìn 6G của Samsung khám phá các băng tần terahertz, mạng gốc AI, bản sao kỹ thuật số và truyền thông ba chiều - An Overview of Massive MIMO: Benefits and Challenges [paper]
Bài viết cơ bản của IEEE JSAC về lý thuyết MIMO lớn, cho thấy hàng trăm ăng-ten đạt được mức tăng hiệu suất quang phổ theo bậc độ lớn (2014) - Network Slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, Architectures and Challenges [paper]
Khảo sát toàn diện của IEEE về kiến trúc phân chia mạng, cơ chế phân bổ tài nguyên và cách ly cho eMBB, URLLC và mMTC (2017) - 3GPP Specifications [article]
Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn di động 5G/6G chính thức — nguồn chính thức cung cấp thông tin chi tiết về giao thức NR - 5G Americas [article]
Cơ quan trong ngành cung cấp báo cáo chuyên sâu về công nghệ 5G, theo dõi triển khai và phân tích phổ tần - O-RAN Alliance [article]
Tổ chức thúc đẩy các tiêu chuẩn RAN mở cho các mạng truy cập vô tuyến phân tách, có thể tương tác và hỗ trợ AI - ITU-R IMT-2030 Framework [article]
Khung chính thức của ITU cho 6G (IMT-2030) xác định các trường hợp sử dụng, khả năng và dòng thời gian cho thế hệ tiếp theo