VietNetwork.Vn

Và cách Internet di chuyển trên không trung.

5G mmWave là công nghệ mạng di động nhanh nhất mà chúng ta có, đạt tốc độ lên tới 10Gbps trong thế giới thực. Hãy cùng khám phá công nghệ này thực sự là gì và tìm hiểu cách thức hoạt động của mạng di động trong quá trình này. Tôi biết một số điều nghe có vẻ giống như Vật lý 101, nhưng tôi hứa rằng điều này sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn.


1. Vậy Sóng thực chất là gì?

Chúng ta đều đã từng thấy sóng trên mặt nước khi nó bị nhiễu động. Giả sử có một cái phao trong vùng nước bị nhiễu động đó (hoặc bất kỳ thứ gì nổi), bạn sẽ nhận thấy rằng nó chỉ nhấp nhô lên xuống mà không đi đâu cả. Tại sao nó không di chuyển tới lui như sóng biển? Ngoài ra, tất cả sự nhấp nhô đó hẳn phải cần năng lượng. Năng lượng đó đến từ đâu?

Câu trả lời là nó di chuyển ra ngoài từ nguồn gốc ban đầu của sự nhiễu loạn. Giả sử ai đó thả một viên sỏi xuống nước tĩnh lặng, tạo ra sóng. Sóng lan rộng mang theo năng lượng của viên sỏi đó cho đến tận phao.

Nhưng tại sao năng lượng đó lại không đẩy phao về phía trước? Đó là vì mặc dù nó tạo ra ảo giác gợn sóng ra ngoài, nhưng thực tế nước không di chuyển ra xa hơn. Nó chỉ nảy lên và xuống. Vì vậy, để tóm tắt lại, năng lượng của sóng truyền đi xa, nhưng bản thân sóng vẫn ở nguyên vị trí. Giống như cách mọi người tạo ra sóng trong sân vận động bằng cách ngồi lên và ngồi xuống.

Mỗi sóng đều tuân theo cùng một nguyên lý. Ví dụ, một sóng sẽ hoạt động theo cùng một cách nếu bạn tạo ra nhiễu loạn trong không khí thay vì nước (đó chính là âm thanh).

Theo khoa học, có một thuật ngữ cho mỗi hành vi này và một cách để định lượng chúng. Ví dụ, nếu bạn đếm số lần phao nảy lên và xuống trong một giây, thì đó là tần số của nó. Độ xa mà phao di chuyển lên và xuống mỗi lần là biên độ của sóng. Và nếu bạn lấy một thước kẻ và đo khoảng cách giữa các gợn sóng, thì đó sẽ là bước sóng của nó.

Khi các sóng được đóng gói gần nhau hơn, bước sóng ngắn hơn và tần số cao hơn. Tần số thấp hơn và bước sóng dài hơn khi các sóng cách xa nhau hơn. Theo quy luật, tần số cao hơn có nghĩa là nhiều năng lượng hơn và ngược lại.

2. 5G là một loại sóng đặc biệt

Sóng có ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy thực sự có thể hoạt động giống như sóng nước. Tuy nhiên, không giống như sóng nước hoặc sóng không khí, đây là một loại sóng đặc biệt không cần vật liệu để lan truyền. Nó chỉ có thể lan truyền qua không gian trống rỗng. Loại sóng đặc biệt này được gọi là sóng điện từ.

Nó được tạo thành từ toàn bộ quang phổ của các bước sóng khác nhau, và một dải hẹp của quang phổ đó là những gì chúng ta cảm nhận được là ánh sáng khả kiến. Tất cả các màu sắc mà chúng ta nhìn thấy chỉ là các bước sóng khác nhau trên quang phổ này. Nói một cách đơn giản hơn, chúng ta chỉ nhìn thấy một phần nhỏ sóng điện từ, và phần còn lại là vô hình.

Khi sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, nó có thể là tia gamma, tia X hoặc sóng cực tím (cùng loại tia UV mà chúng ta phải tránh khi ra ngoài nắng). Ở đầu ngược lại, khi nó có bước sóng dài nhất có thể, nó là sóng vô tuyến.


Sóng vô tuyến có thể truyền đi những khoảng cách đáng kinh ngạc vì chúng có bước sóng dài nhất và tần số rất thấp. Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng chúng để liên lạc không dây. Wi-Fi và mạng di động, bao gồm cả 5G, thực chất là sóng vô tuyến.

3. Sóng có thể mang theo rất nhiều dữ liệu, thực sự nhanh

Nhưng làm sao một làn sóng có thể truyền tải được thông điệp hoặc các gói dữ liệu internet? Nghe có vẻ khó hiểu, nhưng chìa khóa nằm ở sự đơn giản của ngôn ngữ trong chính thông điệp đó.

Bạn có thể đã nghe về mã Morse. Đó là ngôn ngữ được tạo thành hoàn toàn từ các dấu chấm và dấu gạch ngang. Sau đó là mã nhị phân, ngôn ngữ của 1 và 0, mà máy tính có thể đọc và hiểu.

Bạn còn nhớ cái phao nổi lên và chìm xuống khi bạn thả một viên sỏi xuống nước không? Bạn có thể tạo ra một ngôn ngữ từ nó để gửi một thông điệp. Chiều cao mà phao nổi lên có thể là mã: chiều cao cao hơn có thể là 1, và chiều cao thấp hơn có thể là 0. Bạn có thể thả một hòn đá lớn để "mã hóa" số 1 và một viên sỏi nhỏ để "mã hóa" số 0. Sẽ khá vụng về và chậm, nhưng về nguyên tắc, một người nào đó ở xa có thể quan sát phao và giải thích thông điệp bạn gửi qua sóng.

Về cơ bản, đó là cách thức hoạt động của liên lạc vô tuyến. Thiết bị phát mã hóa 1 và 0 bằng cách thay đổi tần số, biên độ (giống như phao của chúng ta) hoặc pha của sóng. Về mặt kỹ thuật, nó được gọi là điều chế.

Một mẫu 1 và 0 có thể được ánh xạ hoặc "mã hóa" thành sóng vì máy phát có thể tạo ra nhiễu loạn cực kỳ chính xác, mà phần cứng máy thu sẽ diễn giải và "giải mã" thành 1 và 0. Bạn có thể thấy cách sóng có tần số cao hơn (nhiều dao động hơn mỗi giây) và bước sóng ngắn hơn sẽ cho phép bạn mã hóa nhiều thông tin hơn vì có nhiều khe hoặc cơ hội hơn để điều chế các bit của sóng.


Chúng ta đã biết rằng mạng di động hoạt động bằng sóng vô tuyến và sóng vô tuyến có thể có bước sóng nhỏ chỉ một milimét hoặc dài tới vài dặm. Đó chính là chìa khóa.

4. Giải thích về 5G mmWave

Với những thông tin đó, chúng ta đã có đầy đủ các mảnh ghép để minh họa 5G mmWave là gì.

Các thế hệ đầu tiên của mạng di động (1G và 2G) sử dụng sóng vô tuyến rung động khoảng 1-2 tỷ lần mỗi giây (1-2GHz) và có bước sóng khoảng 1 feet. Nghe có vẻ nhanh, nhưng thế hệ đầu tiên thậm chí không thể gửi tin nhắn văn bản. Thế hệ thứ ba (3G) đã nâng tần số lên 2,5 GHz và cắt giảm một nửa bước sóng. Với 3G, bạn có thể duyệt internet và phát trực tuyến ở chế độ SD. Với thế hệ thứ tư (4G), tần số tăng lên đến 8 GHz và bước sóng được rút ngắn xuống còn 1,5 inch, cho phép phát trực tuyến HD và duyệt nhanh. Nó đạt khoảng 50Mbps đến 100Mbps trong thế giới thực.

5G là một bước tiến nhảy vọt vì nó hoạt động ở tần số khổng lồ 100 GHz (tức là một trăm tỷ lần mỗi giây). Bước sóng của nó có thể ngắn tới một milimét (mm); do đó có tên như vậy. Vậy đó chính là 5G mmWave: một mạng di động hoạt động ở tần số cực cao và bước sóng 1mm, đạt tốc độ tải xuống trung bình là 2,5Gbps.

5. Điều đó có ý nghĩa gì đối với chúng ta

5G không chỉ nhanh hơn 4G; mà còn phản hồi nhanh hơn nhiều. Độ trễ có thể thấp tới 1 mili giây, gần như tức thời. Điều đó có nghĩa là không có độ trễ khi chơi game trực tuyến và phát trực tuyến 4K hoặc 8K mà không cần đệm. Thời gian phản hồi gần như tức thời cũng hoàn hảo cho các thiết bị Internet vạn vật, AR, xe tự lái và công nghệ yêu cầu độ trễ thấp.

Ngoài khả năng truyền dữ liệu cực nhanh và độ trễ cực thấp, 5G mmWave còn hỗ trợ nhiều băng thông hơn so với các mạng truyền thống (nhiều thiết bị có thể kết nối với mạng này mà không bị tắc nghẽn mạng).

6. Hạn chế của 5G mmWave

Mọi công nghệ di động trước 5G, bao gồm cả 4G, đều sử dụng một băng tần duy nhất. 5G sử dụng nhiều băng tần. 5G mmWave chỉ là một trong nhiều băng tần đó. Ngoài ra còn có 5G Sub-6 GHz, hoạt động xung quanh cùng tần số với 4G. Sau đó là Sub-1 GHz, sử dụng tần số thậm chí còn thấp hơn. Băng tần 5G có thể là tần số cao, tần số trung bình và tần số thấp. Vậy thì sao?

Vì sóng 5G được đóng gói chặt chẽ với nhau (so với loại sóng vô tuyến cũ), chúng không thể lan truyền xa. Các tòa nhà, cây cối và thậm chí cả mưa hoặc tuyết đều có thể cản trở sóng 5G mmWave.

Đó là lý do tại sao công nghệ này không quá phổ biến. Cần một mạng lưới dày đặc các ô nhỏ để phủ sóng ngay cả một vài khối nhà trong thành phố, trái ngược với 4G, vốn dựa vào các tháp di động lớn thường phủ sóng nhiều dặm.

5G mmWave là bước tiến mới nhất và xa nhất của chúng tôi vào truyền thông không dây liền mạch, nhưng nó có thể không được áp dụng rộng rãi như chúng ta đã thấy ở các thế hệ trước. Tuy nhiên, việc nhìn thấy tốc độ gigabit trên kết nối dữ liệu của điện thoại sẽ luôn khiến bạn cảm thấy tương lai đã ở đây.