6G: Kỷ nguyên mới của mạng di động thông minh
Sau 5G, thế giới đang bước vào kỷ nguyên 6G với tốc độ kết nối đạt mức siêu nhanh, độ trễ gần như bằng 0 và trí tuệ nhân tạo được tích hợp ngay từ lõi mạng. Từ đột phá về chip toàn dải tần đạt trên 100 Gbps, đến những diễn đàn quốc tế quy tụ các tập đoàn công nghệ hàng đầu và các nghiên cứu về kiến trúc thông minh, 6G đang dần định hình như nền tảng của một xã hội số kết nối và thông minh hơn.
Đột phá phần cứng mở cánh cửa 6G
Một bước ngoặt quan trọng đến từ nhóm nghiên cứu của Đại học Bắc Kinh và Đại học Thành phố Hồng Kông, khi họ phát triển thành công chip 6G toàn dải tần đầu tiên trên thế giới. Con chip chỉ nhỏ bằng móng tay (11mm × 1,7mm) nhưng có thể hoạt động trong khoảng tần số từ 0,5 - 115 GHz, bao trùm từ sóng vi ba cho tới sóng terahertz. Trong khi đó, 5G hiện mới chủ yếu khai thác dải tần thấp và trung bình, thì con chip này có khả năng thay thế tới 9 hệ thống vô tuyến riêng biệt mà công nghệ hiện nay phải dùng.
Điểm đặc biệt là chip được chế tạo từ vật liệu niobate liti màng mỏng, cho phép tích hợp toàn bộ linh kiện phát – thu không dây trong một khối thống nhất. Cơ chế xử lý cũng rất mới: tín hiệu vô tuyến được chuyển sang tín hiệu quang, sau đó đưa qua bộ dao động quang – điện để tạo ra sóng vô tuyến ổn định và linh hoạt. Thử nghiệm cho thấy chip có thể điều chỉnh dải tần rộng 6 GHz chỉ trong 180 micro-giây, nhanh hơn nhiều lần so với công nghệ hiện có.
Kết quả nghiên cứu, đăng tải trên tạp chí Nature, được đánh giá là bước tiến lớn hướng tới mạng toàn dải tần, tức có thể hoạt động trên tất cả các dải tần và đáp ứng nhiều tình huống khác nhau. Thành tựu này mở đường cho những ứng dụng mà 5G khó đáp ứng: từ thành phố thông minh, Internet vạn vật, thực tế ảo tăng cường, xe tự lái đến y tế từ xa.
Dù vậy, công nghệ vẫn ở giai đoạn đầu. Giới chuyên gia dự đoán khoảng năm 2030 mới có thể triển khai mạng 6G thương mại trên diện rộng.
Hệ sinh thái và kiến trúc thông minh: AI - An ninh - Mạng mở
Một công nghệ mới chỉ có thể phát triển bền vững nếu có hệ sinh thái toàn diện. Với 6G, tập đoàn viễn thông Verizon (Mỹ) đã công bố Diễn đàn Đổi mới 6G, quy tụ những tên tuổi lớn như Ericsson, Samsung, Nokia, Qualcomm, Meta. Diễn đàn có nhiệm vụ xác định các ứng dụng tiềm năng, nghiên cứu băng tần mới, bảo đảm sự đồng bộ toàn cầu và xây dựng phòng thí nghiệm 6G tại Los Angeles để thử nghiệm thực địa. Ông Joe Russo – Phó Chủ tịch Điều hành kiêm Chủ tịch Mạng và Công nghệ Toàn cầu của Verizon cho biết: “5G nâng cao chính là nền móng cho tương lai 6G, từ các thiết bị đeo thông minh mới, trải nghiệm AI, cho tới những ứng dụng hoàn toàn chưa từng được hình dung. Chúng tôi sẽ cùng các đối tác xây dựng tương lai cho những giải pháp này”.
Ở lĩnh vực nghiên cứu chuẩn hóa, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) xác định 3 trụ cột của kỷ nguyên 6G. Thứ nhất là trí tuệ nhân tạo, đóng vai trò bộ não, tự động quản lý và tối ưu mạng. Thứ hai là an ninh mạng với mô hình “Zero Trust”, nghĩa là mọi người dùng, thiết bị và dịch vụ đều phải được kiểm chứng liên tục. Thứ ba là mạng vô tuyến mở, cho phép thiết bị từ nhiều hãng kết nối qua giao diện chung, loại bỏ sự phụ thuộc độc quyền, thúc đẩy cạnh tranh và đổi mới.
Song song với các nỗ lực từ doanh nghiệp, giới nghiên cứu học thuật cũng phát triển khái niệm mạng vô tuyến điều khiển bằng trí tuệ nhân tạo. Các thế hệ trước, từ phân tán, tập trung, ảo hóa cho tới mở, đã lần lượt tạo nền tảng để trí tuệ nhân tạo đi sâu hơn vào hạ tầng viễn thông. Trên cơ sở đó, một mô hình mới mang tên OrchestRAN được đề xuất. Trong mô hình này, các thuật toán trí tuệ nhân tạo như học tăng cường, học liên kết, mạng nơ-ron hay các công cụ dự báo lưu lượng được tích hợp thành ứng dụng nhỏ và triển khai trực tiếp trên nhiều tầng của mạng. Thử nghiệm cho thấy OrchestRAN giúp giảm đáng kể độ trễ và tăng hiệu quả sử dụng băng tần từ 10–20% so với cách vận hành truyền thống.
Hệ thống này còn được hỗ trợ bởi nhiều công nghệ nền: bản sao số để giám sát và tự động sửa lỗi; trí tuệ nhân tạo tạo sinh phục vụ dự đoán, định vị và tối ưu tín hiệu; chuỗi khối (Blockchain) để bảo đảm an toàn giao dịch và quản lý tài nguyên minh bạch; bề mặt phản xạ thông minh giúp điều khiển đường đi của sóng; và học liên kết cho phép huấn luyện trí tuệ nhân tạo ngay tại thiết bị, không cần đưa dữ liệu thô về trung tâm, hạn chế nguy cơ rò rỉ thông tin.
Dù hứa hẹn nhiều đột phá, 6G cũng đối mặt không ít thách thức. Về kỹ thuật, mạng phải xử lý lượng dữ liệu khổng lồ theo thời gian thực và xác định vị trí đặt trí tuệ nhân tạo để cân bằng chi phí với độ trễ. Về an ninh, nguy cơ tấn công vào các mô hình AI hay rò rỉ dữ liệu cá nhân là điều không thể xem nhẹ. Về pháp lý, các tổ chức quốc tế như 3GPP hay ITU đang xây dựng khung an toàn cho AI trong viễn thông. Ngoài ra, vấn đề năng lượng cũng nổi lên, bởi trí tuệ nhân tạo tiêu thụ điện lớn, buộc 6G phải tìm đến những mô hình gọn nhẹ, tiết kiệm hơn.
Nhìn về phía trước, các nhà nghiên cứu dự đoán mạng vô tuyến sẽ vận hành như một hệ thống thông minh gồm nhiều tác nhân tự động, mỗi trạm phát có thể tự quan sát, phân tích và ra quyết định. Công nghệ truyền thông kết hợp cảm biến sẽ giúp trạm gốc vừa truyền dữ liệu vừa “cảm nhận” môi trường, phục vụ xe tự lái hay quản lý đô thị thông minh. Thậm chí, mô hình tổ chức tự trị và phi tập trung cũng có thể được áp dụng để điều phối các quyết định trong mạng, tăng tính minh bạch và khả năng mở rộng.
6G dự kiến thương mại hóa vào năm 2030 với 3 trụ cột: trí tuệ nhân tạo, an ninh mạng “Zero Trust” và mạng vô tuyến mở. Đây sẽ là nền tảng cho thành phố thông minh, xe tự lái và Internet vạn vật thế hệ mới.
