5G hay mạng thông tin di động thế hệ thứ 5, hiện đang là một trong những xu hướng công nghệ phổ biến nhất trong thời gian gần đây. Đây cũng là mạng thông tin di động mới nhất đang được triển khai thương mại ở nhiều quốc gia trên thế giới.

Hiện nhiều quốc gia trên thế giới đang đầu tư vào 5G để tạo ra cơ hội cho người dân, doanh nghiệp và xã hội. Theo số liệu của Hiệp hội các nhà cung cấp di động toàn cầu (GSA), tính đến cuối tháng 6 năm 2022 đã có 496 nhà khai thác tại 150 quốc gia/vùng lãnh thổ đang đầu tư vào mạng 5G, thông qua các cuộc thử nghiệm hay lên kế hoạch hoặc đã triển khai trong thực tế, trong đó có 218 nhà khai thác tại 87 quốc gia/vùng lãnh thổ đã triển khai các dịch vụ thương mại 5G tương thích với tiêu chuẩn 3GPP thông qua các mạng di động công cộng hoặc truy cập vô tuyến cố định.

Trong khi đó, Báo cáo kinh tế di động 2022 (The Mobile Economy 2022) của Hiệp hội các nhà khai thác thông tin di động toàn cầu (GSMA) công bố tháng 2/2022 cũng cho thấy, việc áp dụng 5G tiếp tục phát triển một cách nhanh chóng ở các thị trường tiên phong, kết nối 5G tiếp tục tăng lên và sẽ đạt 1 tỷ kết nối trên toàn cầu trong năm 2022.

Phải nói rằng, công nghệ 5G đang và sẽ mang lại cho người dùng các trải nghiệm dịch vụ tốc độ siêu nhanh, gấp hàng chục lần so với tốc độ mạng 4G hiện tại; độ trễ cực thấp (khoảng 1mili-giây) và cung cấp số lượng kết nối lớn, có thể kết nối tới 1 triệu thiết bị trên mỗi km2. Với những ưu điểm vượt trội, 5G cho phép trí tuệ nhân tạo (AI) tiếp nhận và xử lý được nhiều thông tin hơn trong cùng một thời điểm. Điều này sẽ giúp hoàn thiện hệ thống sản xuất tự động hoá với độ chính xác và năng suất cao hơn.

Tác động của công nghệ 5G đối với các ngành công nghiệp khác nhau

Công nghệ di động 5G giúp hỗ trợ kết nối hàng tỷ thiết bị khi thế giới bước vào kỷ nguyên kết nối Internet vạn vật (IoT), dữ liệu được lưu trữ trên hạ tầng điện toán đám mây, giúp giảm chi phí sử dụng và hỗ trợ chuyển đổi số một cách nhanh chóng. Những tính năng vượt trội của 5G được kỳ vọng sẽ thúc đẩy nhanh chóng quá trình chuyển đổi số, tiến tới hình thành các mô hình chính phủ số, kinh tế số.

5G được thiết lập để cách mạng hóa các lĩnh vực khác nhau của ngành công nghiệp bằng cách cung cấp tốc độ dữ liệu lên tới hàng gigabits/giây, dung lượng mạng lớn và độ trễ cực thấp để tăng độ tin cậy và tăng tính khả dụng. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể đạt được thông qua sự hội tụ của phát triển kết nối 5G, điện toán phân tán và các dịch vụ IoT.

Ứng dụng IoT dựa trên công nghệ 5G (5G IoT) trong thị trường tiêu dùng

Ứng dụng băng rộng di động nâng cao (Enhanced Mobile Broadband - eMBB) sẽ cung cấp dữ liệu tốc độ cực cao, nhanh hơn 10 đến 20 lần so với mạng 4G hiện tại, đây được xem là ứng dụng đóng một vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu của việc triển khai công nghệ 5G. Trong đó, ứng dụng băng rộng di động cho thiết bị cầm tay và người dùng cố định ở các vùng sâu, vùng xa là động lực chính cho sự phát triển của công nghệ này.

Bên cạnh đó, với sự hỗ trợ của băng tần cao (hay còn gọi băng tần sóng milimet (mmWave)) và thiết bị đầu cuối tích hợp 5G, ứng dụng eMBB có thể cung cấp tốc độ và độ tin cậy tương đương với kết nối cáp quang. Nhu cầu ngày càng tăng về băng thông rộng, tốc độ dữ liệu cao để phát trực tuyến video HD và các trường hợp sử dụng nâng cao như chơi trò chơi 3D và thực tế ảo tăng cường cũng giúp đẩy nhanh việc triển khai 5G trên toàn cầu.

Đối với thị trường thiết bị điện tử tiêu dùng, 5G IoT đã làm thay đổi cách các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các ứng dụng được kết nối. Các ứng dụng được kết nối đã mang lại sự thoải mái và tiện lợi hơn cho người sử dụng. Để đảm bảo trải nghiệm liền mạch cho người sử dụng, các công ty cần đảm bảo rằng họ giải quyết thỏa đáng các thách thức như kết nối một số lượng lớn thiết bị, kết nối an toàn, quyền riêng tư dữ liệu, chuyển đổi hệ thống cũ sang hệ thống thông minh và bắt kịp với các công nghệ đang phát triển.

Ứng dụng 5G IoT trong truyền thông công nghiệp

Trên thực tế, mục tiêu phát triển 5G không chỉ là nâng cao năng lực băng thông rộng của các mạng di động, mà còn là cung cấp kết nối vô tuyến chất lượng cao phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Sự ra đời của mạng 5G cho phép các ngành công nghiệp tận dụng tốt hơn các công nghệ mới như điện toán biên (Edge Computing). Điện toán biên là một kiến trúc được thiết kế và xây dựng nhằm tối ưu hoá hệ thống điện toán đám mây bằng cách cho phép xử lý, tính toán dữ liệu tại vùng biên - nơi gần nhất với nguồn phát sinh dữ liệu và nhận yêu cầu xử lý (các thiết bị IoT).

Điện toán biên cho phép làm rõ phạm vi và tài nguyên tại biên để tối ưu hoá việc phân tích, xử lý, làm giảm các chi phí vận hành, từ đó làm tăng biên lợi nhuận. Bên cạnh đó, điện toán biên giúp các thiết bị IoT có thể hoạt động mà không cần đến kết nối internet, một cụm tại biên có thể coi như một nút mạng trong mạng lưới.

Cũng nhờ ứng dụng công nghệ 5G, những cánh tay rô-bốt kết nối 5G có thể điều khiển từ xa với độ chính xác gần như tuyệt đối, một nhà máy thông minh được tự động hóa bằng rô-bốt và các mạng cảm biến trong các nhà máy kết hợp với giải pháp AI sẽ giúp phân tích dữ liệu theo thời gian thực, tại điểm sản xuất, nhằm hợp lý hóa quy trình, thúc đẩy sản xuất và tăng tính hiệu quả.

Trong truyền thông công nghiệp, mạng di động 5G dùng riêng được xem là lựa chọn hàng đầu nhờ các yêu cầu về tính bảo mật và quyền riêng tư cao, điều này có thể được đáp ứng vì nó chỉ sử dụng trong nội bộ của một doanh nghiệp, hoàn toàn độc lập với các mạng di động công cộng, cung cấp chất lượng dịch vụ cao và dễ dàng bảo trì hơn trong trong quá trình khai thác.

Ứng dụng 5G IoT cho ô tô - V2X

Trong thời gian qua, Hiệp hội ô tô 5G toàn cầu (5GAA: 5G Automotive Association), bao gồm các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như AUDI AG, BMW Group, Daimler AG và các tập đoàn viễn thông lớn gồm Ericsson, Huawei, Intel, Nokia và Qualcomm Incorporated đã hợp tác để phát triển, thử nghiệm và thúc đẩy phát triển các giải pháp đầu cuối cho cho một hệ sinh thái ô tô an toàn hơn.

Công nghệ giao tiếp V2X (Vehicle to Everything) là hệ thống liên lạc dành cho phương tiện hỗ trợ việc truyền thông tin từ phương tiện đến các bộ phận chuyển động của hệ thống giao thông có thể ảnh hưởng đến phương tiện. Mục đích chính của công nghệ V2X là cải thiện an toàn đường bộ, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả giao thông trên đường.

Các thành phần quan trọng của công nghệ V2X bao gồm V2I (phương tiện tới cơ sở hạ tầng), V2V (phương tiện tới phương tiện), V2N (phương tiện tới mạng lưới) và V2P (phương tiện với người đi bộ). Công nghệ này kết hợp với công nghệ 5G sẽ giúp cải thiện độ an toàn trên đường, giảm mức tiêu hao nhiên liệu và nâng cao trải nghiệm giữa người lái xe và những người tham gia giao thông khác, chẳng hạn như người đi xe đạp, người đi bộ và tối ưu hóa tốc độ bằng cách cung cấp tín hiệu thời gian thực và bản đồ độ nét cao với độ trễ thấp đến 10ms.

Ứng dụng 5G IoT trong chăm sóc sức khỏe thông minh

Các kịch bản ứng dụng của 5G như Ứng dụng băng rộng di động nâng cao (Enhanced Mobile Broadband - eMBB) và Dịch vụ có độ tin cậy rất cao, độ trễ thấp (Ultra Reliable Low Latency Communications - uRLLC) đã mở ra con đường mới cho ngành chăm sóc sức khỏe. Nhờ mạng 5G, vấn đề chăm sóc sức khỏe từ xa ngày càng được hiện thực hóa vì nó cho phép các chuyên gia y tế có được dữ liệu thời gian thực, chẩn đoán hình ảnh chất lượng HD được phát trực tiếp, giải quyết các trường hợp khẩn cấp mà không bị chậm trễ và chia sẻ kinh nghiệm của họ về các trường hợp với những chuyên gia đồng nghiệp – mà không cần phải ở gần bệnh nhân.

Bên cạnh đó, mạng 5G kết hợp với công nghệ điện toán biên cũng đã giúp cho việc phẫu thuật từ xa có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các cánh tay robot kết hợp với cảm biến xúc giác. Tính khả dụng phổ biến của mạng 5G đã mở ra nhiều tiềm năng cho dịch vụ chăm sóc sức khỏe tại nhà, đặc biệt là đối với thế hệ người lớn tuổi, cho phép các trung tâm chăm sóc sức khỏe cung cấp theo dõi thời gian thực. 5G sẽ bổ sung cho hệ sinh thái chăm sóc sức khỏe thông minh hiện có bằng cách tăng cường độ trễ và băng thông dữ liệu để có trải nghiệm tốt hơn với thiết bị đeo thông minh và phát trực tuyến video chất lượng cao phục vụ cho công tác khám, chữa bệnh từ xa.

Ứng dụng 5G IoT trong lưới điện thông minh

Sự tích hợp gần đây của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã làm cho các lưới điện thông minh trở nên phức tạp hơn. Trong một số trường hợp, khí đốt và nước cũng là một phần của lưới điện thông minh. Lưới điện thông minh là hệ thống điện lưới có sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc.

Như chúng ta thấy, trong giai đoạn phân phối điện đến cho khách hàng, do số lượng khách hàng lớn và phân bố rải rác nên phạm vi bao phủ có thể rất khó khăn trong giai đoạn này và có thể là rào cản cho việc phát triển và vận hành lưới điện.

Công nghệ 5G có thể giải quyết vấn đề một cách hiệu quả bằng cách xây dựng các mạng truy cập thiết bị đầu cuối phục vụ các khách hàng gần nhau. 5G thực hiện phân chia mạng cho các lưới điện thông minh thành các mạng riêng lẻ một cách hợp lý để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ khác nhau với phạm vi phủ sóng tốt hơn. Công nghệ điện toán biên 5G cho phép triển khai cổng phân tán để thực hiện xử lý lưu lượng cục bộ và tính toán logic, giúp tiết kiệm băng thông và giảm độ trễ.

Ứng dụng 5G IoT cho nông nghiệp thông minh

Ngành nông nghiệp trên thế giới đang nhanh chóng áp dụng công nghệ 5G để theo dõi các điều kiện môi trường nhằm giúp cho sự tăng trưởng tối ưu cho cây trồng, quá trình theo dõi, cho ăn, giám sát chăn nuôi mà không cần sự can thiệp của con người. Ngoài ra, việc cày, gieo, cho ăn, theo dõi sức khỏe và thu hoạch cây trồng cũng được thực hiện tự động thông qua máy móc nông nghiệp được kết nối 5G mà không cần có sự can thiệp của con người.

Tất cả điều này có thể thực hiện được với các mạng di động khác nhưng với việc áp dụng Dịch vụ truyền thông máy quy mô rất lớn (massive Machine Type Communications - mMTC) dựa trên công nghệ 5G, cho phép kết nối một triệu thiết bị trên mỗi km2, với độ trễ thấp và độ tin cậy cực cao sẽ hỗ trợ một số lượng lớn cảm biến giao tiếp đồng thời, thu thập dữ liệu chính xác từ cây trồng và vật nuôi làm cho nó trở nên hoàn hảo hơn cho các trang trại.

Dữ liệu này có thể được phân tích và sử dụng để điều khiển thiết bị từ xa. Với một số lượng lớn các cảm biến được phân phối về nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, ánh sáng..., quản lý nước và nguồn cấp dữ liệu phân bón có thể được tối ưu hóa năng suất cây trồng. Sử dụng các cảm biến và camera chuyên dụng, có thể theo dõi sâu bệnh và dịch hại từ xa, đồng thời có thể thực hiện chính xác việc sử dụng thuốc trừ sâu.

Với những ưu điểm vượt trội, có thể khẳng định công nghệ 5G vẫn đang tiềm ẩn nhiều sứ mệnh mà con người chưa khai thác hết. Điểm mạnh của kỷ nguyên 5G là nó đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu, được sự ủng hộ của các tập đoàn công nghệ lớn và luôn nằm trong chiến lược phát triển của các quốc gia.

(theo Báo Nghệ An)