Thách thức đối với ứng dụng dùng mạng 5G trong bối cảnh công nghệ 4.0

 DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP 
 Thách thức đối với ứng dụng dùng mạng 5G 
 TRONG BỐI CẢNH CÔNG NGHỆ 4.0
 n Tạ Hùng Cường
 Viện Kỹ thuật và công nghệ - Trường Đại học Vinh
 I. ĐẶT VẤN ĐỀ hiệu suất phổ và tần số cao hơn. Có sự cải thiện
 Sự thành công của truyền thông di động đáng kể về các quy trình báo hiệu, quản lý và tính
bắt nguồn từ phạm vi bao phủ toàn diện và toán tại các mạng lõi 5G để đáp ứng nhu cầu từ
hệ sinh thái đáng kể của nó giúp thúc đẩy tốc nhiều ứng dụng mới nằm ngoài danh mục băng
độ đổi mới nhanh chóng về mặt ứng dụng thông rộng di động truyền thống. Theo thiết kế của
mới và sáng tạo thử nghiệm. Với sự phát nó, việc triển khai 5G sẽ cung cấp kết nối rộng rãi
triển lâu dài của nó, thế hệ thứ năm (5G) sắp thông qua truy cập không dây không đồng nhất của
tới của mạng di động dự kiến sẽ tạo ra những nó, từ macrocell (tầm xa) đến femtocell (phạm vi
cơ hội mới trong kỷ nguyên Internet of ngắn). Phạm vi bảo hiểm sẽ trải dài trên toàn khu
Things (IoT), dịch vụ lái xe tự động, tăng vực đô thị, khu vực thành phố và xuống các khuôn
cường và thực tế ảo (AR/VR). Tầm nhìn này viên và tòa nhà. Kết nối phổ biến này là chìa khóa
được hỗ trợ bởi sự phát triển liên tục của kiến cho tính di động liền mạch và tính sẵn có của dịch
trúc di động 5G và cải tiến giao diện không vụ đã được tập trung trong hệ thống di động kể từ
gian của nó, để phục vụ cho việc triển khai khi ra mắt.
hình thức các thiết bị được kết nối, dự kiến Do nhu cầu mới từ IoT, lái xe tự động, AR/VR
sẽ đạt hơn 75 tỷ v ào năm 2025. và dịch vụ thành phố thông minh, một mục tiêu
 So sánh với mạng 4G hiện có, 5G bao quan trọng của 5G là phù hợp năng lực của nó với
gồm các giao diện không dây mới để hỗ trợ quy mô và sự phát triển của các ứng dụng 5G t heo
 Tạp chí
SỐ 7/2020
 KH-CN Nghệ An [54 ]
 DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP 
hướng kinh tế và bền vững. Nhiệm vụ này triệt để các cơ hội đằng sau IoT, 5G đã đặt IoT vào
bao gồm kiến trúc mạng, kỹ thuật truyền một vị trí quan trọng trong hệ sinh thái của mình.
thông, thiết kế hệ sinh thái và triển khai Mặt khác, việc hiện thực hóa tầm nhìn IoT của
thực tế. thành phố thông minh phụ thuộc vào sự tích hợp
 Bài viết đề cập đến phạm vi truyền cẩn thận với các công nghệ viễn thông 5G để cung
thông, dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin cấp khả năng kết nối mạnh mẽ và có thể mở rộng.
cậy, năng lượng, bảo mật và quyền riêng tư Hỗ trợ toàn diện và có thể mở rộng từ 5G là cần
và xác định các thách thức của các ứng thiết để khắc phục những hạn chế về kinh tế và kỹ
dụng dùng mạng thông tin 5G trong bối thuật của việc áp dụng và triển khai khái niệm hiện
cảnh hiện nay. đại, trong khi vẫn duy trì các kháng cáo thực tế và
 II. NỘI DUNG thương mại. Đối với các ứng dụng điều khiển 5G,
 1. Ứng dụng của mạng 5G chúng tôi nhấn mạnh năm tên miền có thể hưởng
 Những tiến bộ trong mạng di động đã tạo lợi từ việc tích hợp chặt chẽ với cơ sở hạ tầng vật
ra vô số ứng dụng đa dạng để cải thiện chất lý không gian mạng 5G và thế hệ tiếp theo:
lượng cuộc sống của người dùng cuối, bao Di động thông minh : Các ứng dụng di động
gồm di động thông minh, thương mại kỹ trong 5G bao gồm từ quy hoạch đường/tuyến
thuật số, mạng xã hội và chăm sóc sức khỏe. truyền thống đến các dịch vụ lái xe tự động mới và
Từ góc độ rộng hơn, các ứng dụng di động chia sẻ kinh tế về giao thông thông minh. Những
là một phần của dịch vụ Internet, đã chứng lợi ích của việc di chuyển thông minh bao gồm cân
kiến sự phát triển nhanh chóng trong nhiều bằng giao thông, định tuyến hiệu quả, phòng ngừa
thập kỷ qua. Các dịch vụ Internet đã phát tai nạn, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí. Từ
triển từ trao đổi dữ liệu điểm - điểm thông nhóm ứng dụng này, có nhu cầu mạnh mẽ về 5G
thường, web trên toàn thế giới (www), ứng để hỗ trợ kết nối lan tỏa, độ trễ cao và độ tin cậy
dụng di động và xã hội, đến các dịch vụ IoT liên kết thấp, bảo mật và tiêu thụ điện năng thấp.
gần đây và Internet xúc giác sắp tới. Những Năng lượng thông minh : Danh mục ứng dụng
ứng dụng mới này được đặc trưng bởi sự cần này bao gồm giám sát và quản lý nhà máy điện,
thiết của một mạng có độ trễ cực thấp, tính mạng lưới điện thông minh, phát hiện và ứng phó
sẵn sàng cao, độ tin cậy và bảo mật cao. sự cố điện, dịch vụ tiết kiệm tiêu thụ mới cho nhà
Nhiều trong số các ứng dụng này cũng nhận ở và tòa nhà văn phòng, thị trường năng lượng và
biết ngữ cảnh trong đó bối cảnh được cảm trạm sạc thông minh cho xe điện tử. Năng lượng
nhận để kích hoạt các hành động. thông minh dự kiến sẽ tăng cường hiệu quả và độ
 Trong một số lĩnh vực ứng dụng, thành tin cậy của các hệ thống điện với năng lượng tái
phố thông minh IoT đã trở thành mối quan tạo và đạt được phân phối thông minh. Các yêu cầu
tâm hàng đầu của 5G. Trong bối cảnh này, chính đối với 5G là về độ tin cậy của liên kết, bảo
thành phố thông minh tích hợp Công nghệ mật và quyền riêng tư.
thông tin và truyền thông (CNTT) truyền Sức khỏe thông minh : Các ứng dụng sức khỏe
thống và hiện đại để tiếp cận đơn giản và đơn đang trở nên phổ biến đối với người dùng di động
giản hóa các dịch vụ cho chính quyền và nhờ nhận thức ngày càng tăng về thể dục và sức
người dân. Mục đích là tăng cường sử dụng khỏe. Cùng với sự tiến bộ của thiết bị đeo thông
các nguồn lực, cải thiện chất lượng dịch vụ minh, các ứng dụng thuộc loại này đã bao gồm
cho công dân đồng thời giảm chi phí hoạt giám sát và chẩn đoán tình trạng dựa trên thiết bị
động của hành chính công và giảm gánh di động, kiểm tra chất lượng môi trường. Với nhiều
nặng hành chính cho công dân và doanh dữ liệu được thu thập từ các cảm biến được triển
nghiệp. Một mặt, IoT đã nhanh chóng phát khai trên các thiết bị đeo được, sức khỏe thông
triển từ một công nghệ thử nghiệm thành minh sẽ ảnh hưởng tích cực đến các hệ thống y tế
động lực của các hệ thống 5G. Để khai thác và chăm sóc sức khỏe. Một ứng dụng mới nổi khác
 Tạp chí
SỐ 7/2020
 KH-CN Nghệ An [55 ]
 DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP 
trong lĩnh vực này là phẫu thuật kích
hoạt AR/VR, sẽ yêu cầu độ trễ thấp và Một số ứng dụng công nghệ 5G vào cuộc sống
băng thông cao, trên các yêu cầu chung
về năng lượng thấp, bảo mật và bảo mật
dữ liệu từ 5G. 
 Các ứng dụng công nghiệp : Các ứng
dụng như Công nghiệp IoT 4.0 đại diện
cho thế hệ tiếp theo của các dịch vụ vật
lý không gian mạng về sản xuất, giao
tiếp giữa máy với máy (M2M), in 3D và
xây dựng hỗ trợ AI. Tác động của những
ứng dụng công nghiệp đó sẽ mở rộng ra
ngoài các nhà máy và nhà máy, mang lại
lợi ích trực tiếp cho toàn xã hội. Các yêu
cầu chính đối với 5G bao gồm độ tin cậy
cực kỳ cao, độ trễ cực thấp, hỗ trợ triển
khai lớn, bảo mật và quyền riêng tư.
 Ứng dụng khách hàng : Số lượng lớn
ứng dụng tiêu dùng phản ánh tiềm năng
của 5G đổi mới công nghệ và kinh doanh
di động. Như chúng ta đã quen thuộc với
các ứng dụng di động điển hình chạy trên
điện thoại thông minh và máy tính bảng,
các ứng dụng mới nổi bao gồm phát trực
tuyến di động ultra HD (4K/8K), công
nghệ tài chính dựa trên chuỗi khối (Fin -
Tech), chơi game phổ biến (như Poke -
mon GO 1), AR di động... Tất cả các dịch
vụ tiên tiến này đều yêu cầu 5G hỗ trợ
kết nối rộng, băng thông cao, độ trễ thấp,
dấu chân năng lượng thấp, độ tin cậy liên
kết và bảo mật.
 2. Đặc điểm mạng 5G cho các ứng
dụng
 Đối với từng loại ứng dụng, các yêu
cầu chung bao gồm phạm vi giao tiếp,
dung lượng băng thông, độ trễ, độ tin
cậy của liên kết, mức tiêu thụ năng
lượng, bảo mật và quyền riêng tư được
đề cập đến.
 Trong nước - phạm vi ngắn : Nhóm
ứng dụng này bao gồm các ứng dụng của
người tiêu dùng trong bối cảnh của các
tòa nhà thông minh và tòa nhà văn
phòng. Do mô hình giao tiếp cần hỗ trợ
kết nối mạng công suất thấp, điều này rất
 Tạp chí
SỐ 7/2020
 KH-CN Nghệ An [56 ]
 DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP 
quan trọng đối với các thiết bị. Do các vấn đề về an tính toán NFV là cần thiết để đáp ứng nhu cầu
ninh tại nhà thông minh, có nhu cầu mạnh mẽ để của các ứng dụng mới. Tuy nhiên, thành công
điều chỉnh lưu lượng không mong muốn trên các của 5G vẫn đòi hỏi phải giải quyết nhiều
giao diện không dây. thách thức khác.
 Từ xa - phạm vi xa : Các ứng dụng trong canh tác Những thách thức kỹ thuật: Đối với
thông minh và nhu cầu giám sát đô thị hỗ trợ 5G đặc ho ạt động của mạng 5G, bảo mật là mối quan
biệt là về phạm vi truyền thông. Kể từ khi thiết bị tâm chính. Vai trò của mã hóa, đặc biệt là mã
được triển khai đối với nông nghiệp và giám sát đô hóa lan tỏa do nhà điều hành, đã gây ra nhiều
thị cần phải hoạt động trong thời gian dài, tiết kiệm cuộc thảo luận giữa các nhà cung cấp dịch vụ
năng lượng là một yêu cầu quan trọng khác. (Google, Amazon), ISPse.g., KPN, T -Mo -
 Độ trễ quan trọng : Các ứng dụng công nghiệp bile, nhà cung cấp thiết bị (Nokia, Ericsson)
thường gắn liền với sự an toàn trong sản xuất và do và các đơn vị tiêu chuẩn hóa như IETF 5 và
đó đòi hỏi mức độ bảo mật cao. Đối với miền người ETSI 6. Trong bối cảnh các hệ thống di động,
tiêu dùng như lái xe tự động và dịch vụ AR/VR, độ việc q uản lý mạng thông thường, hoạt động
trễ thấp và băng thông cao phải được hỗ trợ trong bảo mật và tối ưu hóa hiệu suất đã được tiến
giao tiếp 5G. Do mối quan tâm an toàn, lái xe tự hành trên phần lớn dữ liệu luồng lưu lượng
động cũng đòi hỏi độ tin cậy liên kết cao. mà không cần mã hóa. Mặc dù lưu lượng
 Quy mô lớn : Đối với các kịch bản triển khai lớn không được mã hóa có thể tạo điều kiện cho
như trong các hệ thống vận chuyển lưới điện thông các hoạt động xử lý sự cố và quản lý ở tất
minh, 5G cần có quy mô linh hoạt, để phục vụ cho cả các lớp mạng, nhưng nó cũng khiến cho
nhu cầu giao thông gia tăng, số lượng thiết bị đầu các bên không nhìn thấy có thể giám sát
cuối và ứng dụng và với chi phí chấp nhận được. được. Với sự hỗ trợ từ các nhà cung cấp
Đặc biệt là năng lượng thông minh, độ tin cậy và bảo dịch vụ (Google) và tăng cường nhận thức
mật liên kết cao cũng được yêu cầu. về quyền riêng tư trên Internet, ngày càng
 Yêu cầu từ các dịch vụ mới nổi: Đối với các ứng có nhiều lưu lượng được mã hóa theo cách
dụng mới nổi trong cả ngành công nghiệp thông từ đầu đến cuối. Xu hướng này đã tạo ra
minh và ngành dọc, kiến trúc 5G cần xem xét các một thách thức cho 5G vì các hoạt động
yêu cầu từ một số góc độ mới. Khả năng thích ứng quản lý, vận hành và bảo mật hiện có phụ
với biến động sẽ là yêu cầu cần thiết cho mạng 5G. thuộc vào sự sẵn có của văn bản rõ ràng để
 3. Thách thức của ứng dụng dùng mạng 5G hoạt động. Đối với các nhà khai thác 5G,
trong bối cảnh hiện nay điều quan trọng là phải điều tra nếu các hoạt
 Một sự kết hợp của các công nghệ đầy hứa hẹn như động vận hành quan trọng có thể được đáp
Tập đoàn Viettel thử nghiệm thành công mạng 5G tại Việt Nam
 Tạp chí
SỐ 7/2020
 KH-CN Nghệ An [57 ]
 DIỄN ĐÀN DOANH NGHIỆP 
ứng bằng các phương tiện ít xâm lấn hơn. độc lập với mạng để tránh sự thất bại của hệ
 Bên cạnh việc cân bằng lưu lượng thông thống lớn hơn. Ngoài ra bảo mật nên được thực
thường giữa lưu lượng truy cập web thông thi theo cách mà toàn bộ hệ thống không thể bị
thường và thời gian thực, 5G cũng cần ưu phá vỡ bởi một vụ hack. Một khía cạnh khác sẽ
tiên các loại lưu lượng truy cập có độ chi tiết là khả năng tương tác giữa các nhà cung cấp và
tốt. Trong một số ứng dụng dọc, phản hồi nền tảng khác nhau. Việc chuyển đổi giữa các
nhanh là cần thiết để tránh thất bại, vì thời nhà cung cấp sẽ có thể đảm bảo hoạt động đúng
gian đáp ứng của các ứng dụng khác ít gặp của các ứng dụng có khả năng được vận hành bởi
sự cố hơn. Tuy nhiên, sự khác biệt về lưu nhiều nhà cung cấp 5G.
lượng này có tương quan với cuộc tranh luận Quy định bảo vệ dữ liệu chung (GDPR) thể hiện
về tính trung lập ròng, liệu sự tự do và công sự thay đổi lớn nhất đối với luật bảo vệ dữ liệu của
bằng của Internet sẽ bị ảnh hưởng. Liên minh châu Âu (EU) trong nhiều thập kỷ. Đối
 Để khai thác hiệu quả tài nguyên tính toán với các ứng dụng 5G, một tiêu chí chính là dữ liệu
và lưu trữ tại các nút cạnh di động, cần tối riêng được thu thập từ cả người dùng cuối và vật
ưu hóa chung vị trí của tài nguyên tính toán/ lý trong cơ sở hạ tầng. Bảo mật theo thiết kế nên
lưu trữ và liên kết tế bào với phân bổ tài được đảm bảo khi sử dụng các ứng dụng 5G. Ngoài
nguyên vô tuyến. Tối ưu hóa chung như vậy việc tích hợp 5G tốt hơn, chúng ta cũng cần rút ra
phải tự thích ứng và với những nỗ lực thủ bài học từ các nghiên cứu về tiêu chuẩn hóa, thuận
công tối thiểu. Việc thích ứng cần tính đến nghịch và áp dụng dữ liệu mở cho các thành phố
các môi trường thay đổi theo thời gian, chẳng thông minh.
hạn như trạng thái kênh không dây khác III. KẾT LUẬN
nhau khi người dùng di chuyển qua các tế Trước sự phát triển của cách mạng công nghệ
bào và sử dụng tài nguyên lưu trữ/tính toán. 4.0, các yêu cầu về dung lượng băng thông, độ trễ,
 Những thách thức từ quy định và quản độ tin cậy, năng lượng, bảo mật và quyền riêng tư
trị: Khi kết nối trở thành tài nguyên chung mà mạng 5G mang lại là rất cần thiết. Để triển khai
(CPR), cần có quản trị để quản lý sử dụng mạng thông tin 5G một cách hiệu quả, chúng tôi
hợp lý, đảm bảo đủ băng thông và khả năng đưa một số đề xuất sau:
mở rộng, thực thi khả năng tương tác và ưu - Thử nghiệm các công nghệ truy cập vô tuyến
tiên cho các ứng dụng dọc nhất định. Đối với mới và tính khả thi của chúng cho các ứng dụng
thay đổi này, các quy định có thể can thiệp 5G khác nhau; 
vào vai trò của các nhà cung cấp 5G trong - Thử nghiệm các ứng dụng mới bằng cách tạo
tương lai. Ứng dụng quan trọng trễ như xe ra một cơ sở hạ tầng đồng bộ khi tham gia thương
được kết nối có thể được ưu tiên để tránh va mại chúng;
chạm xe hơn các ứng dụng khác. Ngoài ra, - Kiểm nghiệm những hạn chế không lường
bản chất phân tán có thể yêu cầu vùng phủ trước của cấu hình mạng; minh họa cách giảm
sóng dư thừa của các khu vực để tránh các thiểu chi phí thay thế không cần thiết thông qua
vấn đề trong trường hợp chức năng trung tâm đường di chuyển khả thi, điều này có thể dẫn đến
mua sắm. Kế hoạch dự phòng và phục hồi có quy mô triển khai đáng kể./.
thể được yêu cầu theo quy định.
 Không có quy định, sẽ rất khó để đảm bảo Tài liệu tham khảo:
hoạt động đúng khi một số thành phần bị hạn 1. Wang et al, Cellular Architecture and Key Technolo -
chế hoặc thất bại (do thị trường thất bại). gies for 5G Wireless Communication Networks, IEEE Com -
Chẳng hạn, việc phân bổ quang phổ cần munications Magazine 52, 2 (2014), 122-130.
 2. Akpakwu et al, A Survey on 5G Networks for the In -
được thảo luận vì một số quang phổ đã bị ternet of Things: Communication Technologies and Chal -
chiếm giữ bởi các quốc gia. Kiến trúc điện lenges, IEEE Access 6 (2018), 3619-3647.
toán cạnh có thể cần thiết để có thể hoạt động 3. NGMN Alliance, NGMN 5G White Paper, 2015.
 Tạp chí
SỐ 7/2020
 KH-CN Nghệ An [58 ]