Những thách thức lớn về kỹ thuật khi chuyển sang kỷ nguyên 6G

Ông Roger Nichols, Giám đốc Chương trình 6G của Keysight Technologies.

Xin ông cho biết đâu là những thách thức lớn nhất khi chuyển sang kỷ nguyên 6G?

Khi chuyển sang 6G có các thách thức về kỹ thuật xuất hiện trong 5 lĩnh vực gồm Công nghệ vô tuyến thế hệ mới; Mạng tích hợp đa công nghệ đồng dạng; Kỹ thuật định thời trong mạng; Tối ưu hóa và ứng dụng công nghệ AI trong mạng; An ninh bảo mật thế hệ tiếp theo. 

Mỗi lĩnh vực đều có những thách thức lớn. Với công nghệ vô tuyến thế hệ sau, việc chuyển sang sử dụng các tần số trong khoảng 100-330GHz khi sóng mang và băng thông thông tin lên đến 30GHz (hoặc rộng hơn). Các băng tần và băng thông này đã và đang gặp phải những vấn đề tương tự như các vấn đề mà Dải tần 2 (FR2) của 5G phải đối mặt như công nghệ bán dẫn RF về hệ số khuếch đại công suất, hiệu suất, độ tuyến tính và tiếng ồn. Chúng ta cũngchưa có giải pháp cho trường hợp tốc độ dữ liệu băng gốc lên tới hàng trăm Gbps cũng nhưvấn đề bước sóng dưới 2mm.

Giữa băng tần của các hệ thống vô tuyến hiện tại và các băng tần cũng nhưcông nghệ mới bổ sung vẫn còn rất nhiều dải tần khả dụng. Tuy nhiên, khai thác có hiệu quả các băng tần này không phải là việc dễ dàng. ManyNets mong muốn sử dụng các hệ thống này một cách linh hoạt theo thời gian, vị trí và nhu cầu. Tuy nhiên, các thiết kế của hầu hết các hệ thống này không tương thích.

Đối với mạng ứng dụng công nghệ AI, công nghệ này đang tạo ra những đột phá trong ngành y học, nghiên cứu lượng tử và thậm chí cả kiểm thử phần mềm. Môi trường phức tạp của các mạng hiện tại và lượng dữ liệu vận hành khổng lồ là điều kiện lý tưởng để ứng dụng công nghệ AI nhằm tối ưu hóa hiệu năng và hiệu suất và nâng cao tính linh hoạt. Vì mạng lưới sẽ trở thành một bộ phận không thể thiếu của xã hội nên chúng ta không thể chấp nhận sai lỗi trong việc quản lý mạng, tương tự như việc AI xác định sai một bức ảnh hoặc thực hiện phanh khẩn cấp  khi xe đang đi trên đường cao tốc.

Về kỹ thuật kiểm soát thời gian, độ trễ rất thấp kết hợp với khả năng định thời chính xác của luồng báo hiệu là chìa khóa để tạo ra các mô hình sử dụng mới. Trong các mạng hiện nay, việc triển khai ý tưởng về một dịch vụ có độ trễ cao nhưng cần bảo đảm định thời chính xác là tương đối khó khăn. Các mạng hiện tại có xu hướng vận hành theo phương thức phi trạng thái và "cố gắng tối đa", sử dụng giao thức chồng lấn để tạo cảm nhận về kết nối mạng theo thời gian. Cần thiết kế lại các kỹ thuật định thời trong các tiêu chuẩn không chỉ của 3GPP mà còn của cả Nhóm Đặc nhiệm kỹ thuật Internet (IETF) và của các cơ quan khác.

Hay về an ninh bảo mật, ngay cảvới 5G, vẫn còn rất nhiều việc cần làm để cải thiện tình hình an ninh bảo mật. Rõ ràng mạng 5G bộc lộ nhiều nguy cơ bảo mật hơn nhiều so với các thế hệ công nghệ di động trước đó, nên vấn đề này của 6G sẽ lớn hơn. Vì vậy, vấn đề thách thức cần giải quyết là đảm bảo an toàn mạng ở tất cả các cấp, được cảnh báo khi có người tìm cách xâm phạm mạng và nhanh chóng khôi phục sau khi có sự cố.

Về phía Keysight, chúng tôi có đầy đủ năng lực trong cả 5 lĩnh vực kể trên. Mặc dù chưa có bộ giải pháp 6G đầy đủ trong tất cả lĩnh vực nhưng Keysight nhận thấy cơ hội hợp tác với các doanh nghiệp hàng đầu trong ngànhphát triển các giải pháp hiện thực hoá 6G.

Khi 6G được triển khai, liệu O-RAN có tiếp tục còn là một cơ hội kinh doanh hay không, thưa ông?

Bất kể là tiêu chuẩn O-RAN (mạng truy cập vô tuyến mở) hay tiêu chuẩn mới tiên tiến hơn, động lực triển khai O-RAN sẽ trở nên rõ ràng hơn trong bối cảnh 6G. Tầm nhìn của 5G là ảo hóa mạng đến mức tối đa để giảm chi phí và tăng tính linh hoạt cho hệ thống. O-RAN là một hệ quả tự nhiên của tầm nhìn đó vì tiêu chuẩn này dành riêng cho việc ảo hóa các phần tử của mạng truy cập vô tuyến (RAN). Có thể tính năng ảo hóa bộ khuếch đại công suất và ăng-ten sẽ được đưa vào các tiêu chuẩn công nghệ thế hệ tương lai, tuy nhiên việc ảo hóa phần lớn quá trình xử lý tín hiệu băng gốc đang được thực hiện tại thời điểm này.  Việc ảo hóa này thúc đẩy việc phân rã trạm gốc (thành các phần tử ảo hóa) và từ đó phát sinh nhu cầu về thiết lập ranh giới kiến trúc chung và các giao diện tiêu chuẩn hóa giữa các phần tử đó. Xu hướng này được đẩy nhanh để đảm bảo tính linh hoạt của 6G. Một hệ quả khác của O-RAN là sự phát triển của khái niệm Bộ điều khiển thông minh RAN - một phần tử điều khiển cần thiết nằm trên ranh giới mạng truy nhập RAN/mạng lõi Core để đảm bảo sử dụng tối ưu các phần tử ảo hóa của RAN. Công nghệ 6G có thể sẽ thúc đẩy sự phát triển thế hệ tiếp theo của kiến trúc này, với chức năng và năng lực bổ sung do AI hỗ trợ.

Dải tần cũng là một vấn đề không kém phần quan trọng. Giống như tất cả các thế hệ công nghệ trước đó, 6G sẽ sử dụng lại được tần số của các thế hệ công nghệ hiện nay. Các kỹ thuật điều chế mới, các công nghệ mới như MIMO, mã hóa kênh, công nghệ đa truy nhập, v.v. cũng sẽ được áp dụng cho các băng tần hiện có. Băng tần này bao gồm 5G FR2 (24 - 52 GHz). Các công nghệ được áp dụng cho băng tần này dự kiến sẽ có nhiều thay đổi đáng kể - vì khi 6G được triển khai, các công nghệ này mới trải qua một thế hệ phát triển. Có rất nhiều cơ hội để tăng cường năng lực của hệ thống vô tuyến. Cuối cùng, việc sử dụng bổ sung các dải tần cao hơn cũng đang thu hút được nhiều sự quan tâm. Tôi dự kiến các băng tần từ 110 đến 330 GHz sẽ được sử dụng để phát triển các dịch vụ truyền thông và công nghệ hình ảnh. Các tần số cao hơn cũng đang được nghiên cứu sử dụng, tuy nhiên còn nhiều hạn chế lớn trong thực tế và có thể chúng ta phải chờ 7G để có thể sử dụng những tần số này.

Ông có thể chia sẻ thời điểm thích hợp để các nhà cung cấp bắt đầu phát triển 6G là khi nào?

Quá trình này diễn ra theo một số giai đoạn. Vòng đời phát triển bao gồm các giai đoạn có thể trùng lặp một phần về khung thời gian như sau: nghiên cứu cơ bản → nghiên cứu ứng dụng→thử nghiệm công nghệ→ thiết kế và thử nghiệm hệ thống con→ thử nghiệm toàn bộ→ triển khai thử nghiệm→ thương mại hóa.  Quá trình tiêu chuẩn hóa bắt đầu từ giai đoạn thứ tư (thử nghiệm các tiểu hệ thống).

Kết quả tìm kiếm trên Google sẽ cho thấy ít nhất tám lộ trình khác nhau của các công ty khác nhau. Các lộ trình này đều bao gồm các giai đoạn nói trên nhưng sử dụng các thuật ngữ khác nhau. Việc quy trình phát triển này dần được chuẩn hóa cho thấy quá trình phát triển 6G bắt đầu trở nên thực sự nghiêm túc. Tôi hy vọng vào khoảng cuối năm 2024, chúng ta sẽ có những cuộc trao đổi tích cực về các tiêu chuẩn.

Xin cảm ơn ông!

An Nhiên (Thực hiện)