Smartnetwork – Xu hướng mạng di động

Smartnetwork - Xu hướng mạng di động

Sự bùng nổ các thiết bị di động khiến cơ sở hạ tầng mạng lâm vào khủng hoảng và các giải pháp về thế hệ kết nối mới được đặt ra nhằm đảm bảo nhu cầu người dùng.

Giờ đây, xu hướng sử dụng thiết bị di động không chỉ đáp ứng nhu cầu cá nhân mà còn nhằm giải quyết công việc, đang dần thay thế các thiết bị tính toán để bàn và máy tính xách tay.

Trong bối cảnh như vậy, iPhone và các loại smartphone chạy trên nền tảng Android được xem như là biểu tượng của ngành công nghệ di động. Ảnh hưởng của nó đối với ngành công nghệ giống như những siêu máy tính Cray của thập niên 80.
Smartnetwork - Xu hướng mạng di động
Nhưng theo Rich Howard – cựu giám đốc nghiên cứu thiết bị không dây tại Bell Labs, sẽ là sai lầm khi cho rằng smartphone sẽ có những chức năng xử lý tính toán mạnh mẽ.

Trong thực tế smartphone tương tác thường xuyên với mạng di động, làm việc liên tục với các cột phát sóng. Khi sử dụng cuộc gọi hay truy cập 3G, smartphone mã hóa, nén, bảo mật rồi truyền dữ liệu đi. Dữ liệu này liên tục phải di chuyển trong mạng lưới phức tạp của các trạm, cột thu phát rồi mới có thể đến đích.

Đây là nơi cần đến sức mạnh xử lý của điện thoại di động. Mặt khác, với sự tăng trưởng nhanh chóng của số lượng thiết bị, lên tới hàng chục triệu trong một hệ thống mạng kể từ khi chiếc điện thoại đầu tiên ra đời từ những năm 1980, thì hệ thống mạng cũng phải đủ mạnh để có khả năng duy trì kết nối và xử lí một khối lượng dữ liệu khổng lồ.

Vấn đề là có rất nhiều nhu cầu được đặt ra trên hệ thống mạng ngày nay. Nhiều dự đoán cho rằng lượng dữ liệu trên một smartphone sẽ tăng dần tới con số hàng ngàn gigabyte trước năm 2020. Làm cho điện thoại trở nên thông minh hơn cũng là một cách xử lý để giải quyết vấn đề dữ liệu lớn. Nhưng ngành công nghiệp này cũng đang tìm kiếm những cách thức phát triển mới để co giãn lượng dữ liệu trong phạm vi cho phép, phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Phương pháp tiếp cận cơ bản nhất là xây dựng các trạm cơ sở nhiều hơn để tăng cường khả năng truyền tín hiệu cho điện thoại di động.

Trạm cơ sở là nơi tiếp cận khách hàng di động gần nhất, và đây là “tế bào” của hệ thống mạng thành phố, mạng toàn quốc. Giải pháp giảm kích thước của trạm cơ sở để có thể mở rộng nhiều hơn và tăng gấp đôi số lượng kết nối không dây gặp khó khăn về vấn đề chi phí. Mỗi tháp 3G tốn khoảng 50.000 USD chưa kể chi phí cho cơ sở hạ tầng cáp kết nối..

Tuy nhiên phương pháp hiện nay của các nhà mạng là giảm kích thước của các trạm cơ sở và  tăng mật độ của mạng, thêm nanocell, picocell và femtocell (các cấp thấp hơn của trạm phát) đến khu vực công cộng như trung tâm thương mại, tòa nhà và sân bay.

Giải pháp chia nhỏ trạm phát sóng trên được giáo sư Harald Haas của trường đại học Edinburgh được gọi là attocell. Thực chất ở đây là có thể biến căn nhà, hay phòng của bạn trở thành một trạm thu phát sóng, thay vì sử dụng cột tháp hay ăng ten, bóng đèn LED trong nhà được đề xuất như là một thiết bị thu phát. Sự phát triển nhanh của đèn LED với hiệu suất xử lý hàng chục triệu chu kỳ ánh sáng mỗi giây có thể đáp ứng được khả năng truyền dữ liệu. Theo thử nghiệm, mật độ dữ liệu truyền qua đèn LED có thể cao hơn 2000 lần so với dùng sóng radio

Ý tưởng tận dụng và kết hợp các thiết bị là một xu hướng mới của công nghệ kết nối không dây. Apurva Mody, chủ tịch  ủy ban quốc tế phát triển các tiêu chuẩn cho việc truy cập Internet không dây diện rộng cho biết các nhà mạng trên thế giới đã tiết kiệm được 55 – 99 tỉ USD bằng cách giảm tải đáng kể lưu lượng truy cập dữ liệu trong hệ thống mạng thông qua Internet.

“Nếu tất cả dữ liệu được truyền qua mạng di động, các nhà khai thác phải xây thêm 350.000 cột thu phát để đáp ứng nhu cầu của người dùng”.

Nhiễu tín hiệu

Sự hấp dẫn của điện thoại cũng như lý do mà nó tăng trưởng nhanh chóng là người sử dụng không bị trói buộc bởi các kết nối cố định. Để tiếp tục tăng trưởng, ngành công nghiệp di động đang luôn cần các giải pháp xử lý khủng hoảng băng thông,  rà soát tất cả các tần số vô tuyến để tìm ra một cơ hội mới.

Hiện nay, băng tần số vô tuyến cao nhất đạt 300 GHz nhưng điện thoại di động chỉ được sử dụng một lượng băng tần khá nhỏ nằm giữa các dải phân bố dành cho truyền hình, radar, kiểm soát không lưu, quân đội … Đây là lý do tại sao các công ty khai thác di động tốn hàng tỉ dành cho quản lý và sử dụng băng tần mới.

Cơ chế phân phối băng tần sóng điện từ mới sẽ được dựa trên nguyên tắc chuyển đổi cho những nhà cung cấp dịch vụ gặp trục trặc do dải băng tần đang sử dụng bị lỗi và các nhà cung cấp dịch vụ đăng ký mới.

Tại châu Âu và châu Mỹ, nhiều nước đã quyết định sử dụng sóng điện từ để nâng cao khả năng cạnh tranh. Ở Nhật Bản, việc cung cấp giấy phép sử dụng sóng điện từ vẫn đang tuân theo phương thức thẩm định kế hoạch hoạt động trước khi cho phép doanh nghiệp áp dụng.

Theo giáo sư Lajos Hanzo, trưởng khoa viễn thông tại Đại học Southampton , “Các kỹ thuật mã hóa được sử dụng trong điện thoại thông minh đang gần tới giới hạn lý thuyết, nhưng đó là trong điều kiện lý tưởng”.

Trên thực tế, sóng di động cũng như mạng không dây gặp khá nhiều hạn chế, từ việc khúc xạ tín hiệu  do các tòa nhà hay đứt gãy bởi cây cối khiến cho giới hạn hiệu suất lý thuyết không thành hiện thực.

Nhiều giải pháp được đề ra để khắc phục vùng tối di động

Hai nhà khoa học Phil Pietraski và Bob DiFazio của công ty Interdigital Communications đã đề xuất ý tưởng “những tế bào mờ” (fuzzy cell).  Họ quan niệm, tế bào mờ là khái niệm xóa tan ranh giới giữa các mạng di động. Khi bạn đang ở vùng sóng này, cũng là lúc bạn đang ở trong vùng giao thoa với một vùng sóng khác. Điều đó cũng có nghĩa, với khái niệm “những tế bào mờ”, con người có thể biến tấu các vùng sóng được phát từ các tháp cao, nhằm tạo ra các vùng giao thoa để người sử dụng không phải gặp bất kì phiền toái đến từ sự nhiễu sóng hay mất sóng nào.

Đương nhiên, để đạt được thành tựu này, các nhà khoa học cũng phải đảm bảo tính truyền thông rõ ràng, chất lượng, xuyên suốt, thống nhất giữa các tín hiệu, tránh việc trùng lặp tín hiệu, hoặc tín hiệu bị gãy đôi và cái cần đến trước thì lại đến sau. Interdigital Communications, sau nhiều thí nghiệm, có thể khẳng định tiến bộ khoa học này đóng góp rất nhiều cho người dùng cuối và công ty đang làm việc với nhiều đối tác với kì vọng đưa công nghệ này ra thị trường.

Mạng lưới sóng thông minh

Nhiều ý tưởng “hàng khủng” hơn đã và đang được đưa ra bàn thảo luận. Đơn cử ý tưởng nổi bật nhất trong công nghiệp truyền thông di động là “hệ thống vô tuyến thông minh.”

Giới chuyên gia cho rằng, phổ sóng vô tuyến hiện đang không được khai thác triệt để, dù đã được sử dụng bằng nhiều cách thức. Ý tưởng đơn giản là trên cùng một băng tần, một địa điểm vận hành được cấp phép dùng, nhưng không phải lúc nào băng tần đấy cũng được sử dụng. Vậy tại thời điểm mà băng tần này đang… nghỉ xả hơi thì nó sẽ được phân cho hệ thống vận hành thứ cấp. Ý tưởng “hệ thống vô tuyến thông minh” được sinh ra nhằm tối ưu hóa môi trường sóng vô tuyến, với những băng tần ít sử dụng.

Hiện tại, việc phân chia phổ sóng đang dừng lại ở bước hạn chế thiết bị này “giẫm sóng” thiết bị kia. Khi nói về “sóng thông minh”, mọi việc sẽ trở nên rất thú vị bởi có nhiều người cùng sử dụng băng tần, nhưng họ lại không cùng chung một hệ thống, vì thế, phải có điều khoản sử dụng đi kèm, hoặc khó hơn, là niềm tin giữa những người dùng để hạn chế tình trạng “hack” dữ liệu.

Các chuyên gia cho rằng, ở nước Mỹ đang có khá nhiều phổ sóng bị lãng phí, thì con số đó tính trên thế giới sẽ trở nên khổng lồ. Đặc biệt, với sóng vô tuyến, loại sóng có độ phủ tầm xa, rộng, sẽ rất có ích nếu biến loại sóng này thành sóng Internet cho các vùng đất khó tiếp cận Internet.

Một xu thế mới trong ngành công nghiệp truyền hình là khái niêm “không gian trắng – White Space” nhằm nói đến  dải hay phần tần số (hoặc spectrum band) đang không được sử dụng bởi người dùng được cấp phép. “Không gian trắng” của các đài truyền hình tạo ra vùng an toàn giúp người sử dụng nhận được tín hiệu trên cùng một băng tần không bị rối loạn.

Apurva Mody đã dự đoán triển vọng của kết nối tích hợp trong tương lai khá sáng sủa, đặc biệt là truyền hình “không gian trắng” với bản chất truyền dữ liệu khoảng cách lớn. Và đây là một trong những điều kiện lý tưởng cho mục đích truy cập Internet diện rộng.

“Năm tỷ người trên thế giới không được tiếp cận với internet. Và TV không gian trắng là lý tưởng để xóa bỏ ranh giới”.

Năm 2012, lần đầu tiên chuẩn “siêu WiFi” (WiFi 802.22) với độ phủ sóng tới 100 km và tốc độ truyền tải 22 Mb/giây  được triển khai ở thành phố Wilmington thuộc Bắc Carolina, Mỹ.  Chuẩn WiFi 802.22 là thuật ngữ do Ủy ban thương mại Mỹ FCC đưa ra để mô tả mạng dữ liệu di động chạy trên phổ “không gian trắng” – khoảng không gian giữa 2 băng tần truyền hình VHF và UHF giúp truyền dữ liệu với khoảng cách siêu xa mà không cần can thiệp vào các trạm truyền hình.

Các công ty đã chuẩn bị để sản xuất các thiết có thể này vào vùng không gian trắng, một trong số đó là NEUL – một công ty có trụ sở  ở Cambridge, Anh vừa công bố chip vi mạch đầu tiên có khả năng kết nối qua các không gian trắng truyền hình.

Thiết kế chip 4mm này không dễ dàng , William Webb, giám đốc Công nghệ Neul thừa nhận . Một trong những vấn đề quan trọng là giữ cho tín hiệu từ chip phải cực sạch, không bị nhiễu, chất lượn sóng phải hơn mười lần so từ các thiết bị 3G và 4G .

Trên thực tế thì độ sạch của sóng càng cao sẽ  cho chất lượng truyền cao, và điều này ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của pin thiết bị. Vì thế chip này phải sử dụng tốc độ truyền dữ liệu thấp mới phù hợp với hệ thống phần cứng hiện nay.

Przemyslaw Pawelczak, nhà nghiên cứu phần mềm tại Đại học Delft cho biết vấn đề đầu tiên cần xử lý là ăng ten phải được xây dựng mới để thiết bị di động có thể hoạt động trên phổ sóng  dễ dàng. Tiếp theo đó là bổ sung các giao thức tần số nhảy và cải thiện thời lượng pin.

Vì vậy, một tương lai phủ sóng vô tuyến thông minh luôn là đề tài “gây bão” bởi tính ứng dụng sâu rộng và mạo hiểm của nó.

PC WORLD VN, 10/2013

Smartnetwork – Xu hướng mạng di động
5 (100%) 11 votes

Thông tin liên quan