IMT-2020 sẽ có 3 kịch bản ứng dụng là băng rộng di động nâng cao (enhanced mobile broadband - eMBB), truyền thông thời gian trễ thấp và tin cậy cực cao (ultra-reliable and low-latency communications - URLLC) và truyền thông máy số lượng lớn (massive machine type communications mMTC).[1]
eMBB sẽ cung cấp dữ liệu tốc độ cực cao, tốc độ đường xuống là 10Gbps gấp 100 tốc độ sóng mang đơn của mạng LTE. Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như băng thông rộng hơn (2GHz), tần số mới ở băng tần cao (sóng milimet) và sử dụng kết hợp băng tần cấp phép.
URLLC được sử dụng để xây dựng thành phố thông minh, kết nối giao tiếp giữa đèn giao thông, ô tô tự động và đường cao tốc để điều khiển giao thông. Trong môi trường này, mật độ nút, tiêu thụ năng lượng và chi phí là yêu cầu cực kỳ quan trọng.
Cuối cùng là mMTC, hai yêu cầu của kết nối không dây là độ trễ và độ tin cậy. Thử tưởng tượng việc bác sỹ thực hiện phẫu thuật từ xa bằng robot kết nối qua không dây, khi đó độ tin cậy của đường truyền chính là sự thành công của ca phẫu thuật.
Các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu của tiêu chuẩn 5G
Tốc độ dữ liệu đỉnh
Tốc độ dữ liệu đỉnh là tốc độ dữ liệu tối đa có thể đạt được dưới điều kiện lý tưởng (đơn vị: bit/s), tức là các bit dữ liệu nhận được không bị lỗi của một trạm di động đơn lẻ sử dụng toàn bộ tài nguyên vô tuyến được ấn định.
Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản sử dụng eMBB. Theo đó, tốc độ dữ liệu đỉnh đường xuống (downlink) là 20 Gbit/s và tốc độ dữ liệu đỉnh đường lên (uplink) là 10 Gbit/s.
Hiệu suất phổ đỉnh
Hiệu suất phổ đỉnh là tốc độ dữ liệu tối đa dưới các điều kiện lý tưởng được bình thường hóa bằng độ rộng kênh (bit/s/Hz), trong đó tốc độ dữ liệu lớn nhất là các bit dữ liệu nhận được của một máy di động trong điều kiện không có nhiễu, khi sử dụng toàn bộ tài nguyên vô tuyến.
Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản eMBB. Yêu cầu tối thiểu cho hiệu suất phổ đỉnh như sau: Hiệu suất phổ đỉnh đường xuống là 30 bits/s/Hz và hiệu suất phổ đỉnh đường lên: 15 bits/s/Hz.
Tốc độ dữ liệu người dùng trải nghiệm
Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản eMBB. Tốc độ dữ liệu người dùng trải nghiệm đường xuống là 100 Mbit/s và tốc độ dữ liệu người dùng trải nghiệm đường lên 50 Mbit/s.
Độ trễ
Độ trễ trên mặt phẳng người sử dụng. Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản sử dụng eMBB và URLLC. Các yêu cầu tối thiểu đối với độ trễ mặt phẳng người sử dụng là 4ms đối với eMBB và 1ms đối với URLLC.
Độ trễ trên mặt phẳng điều khiển. Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản sử dụng eMBB và URLLC. Yêu cầu tối thiểu đối với mặt phẳng điều khiển là 20 ms.
Mật độ kết nối
Yêu cầu này được định nghĩa cho kịch bản sử dụng mMTC. Yêu cầu tối thiểu đối với mật độ kết nối là 1.000.000 thiết bị trên 01 km2.
Băng thông
Băng thông là tổng băng thông hệ thống lớn nhất. Băng thông có thể được hỗ trợ bởi một hoặc nhiều sóng mang tần số vô tuyến (RF). Khả năng sử dụng băng thông của RIT/SRIT được định nghĩa nhằm đánh giá IMT-2020. Yêu cầu đối với băng thông tối thiểu là 100 MHz.
Tính di động
Là tốc độ chuyển động của trạm di động (km/h) mà vẫn đạt được chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu. 5G sẽ hỗ trợ tốc độ tối đa của trạm di động lên tới 500 km/h. Với yêu cầu này, người dùng thiết bị đi dộng trên các tàu cao tốc vẫn đảm bảo được kết nối. Tốc độ tàu cao tốc lớn nhất hiện nay như của Nhật Bản hoặc CGV của Châu Âu là 320 km/h.[3]
Ngoài ra còn có các yêu cầu khác để đánh giá đạt tiêu chuẩn công nghệ IMT-2020 trong các kịch bản sử dụng khác nhau như: Hiệu quả sử dụng năng lượng, độ tin cậy, thời gian gián đoạn khi di động, tổng lưu lượng vùng.
Lộ trình xây dựng tiêu chuẩn IMT-2020►
Mục đích của việc đưa ra các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu là để thống nhất định nghĩa, tiêu chuẩn kỹ thuật và xác định các công nghệ giao diện vô tuyến (RIT)/Tập các công nghệ giao diện vô tuyến (SRIT) IMT-2020. Đồng thời, để xây dựng các Khuyến nghị và Báo cáo cụ thể hóa tiêu chuẩn kỹ thuật của IMT-2020.
Các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu của hệ thống IMT-2020 sẽ được nhóm Nghiên cứu 5 của ITU-R phê chuẩn chính thức trong cuộc họp tổ chức vào tháng 11/2017 sắp tới.
Tài liệu tham khảo:
[1] Charles Schroeder, “Things” Want a Different Internet Than You do: How the IoT Is Shaping the Future of Wireless (https://www.linkedin.com/pulse/things-want-different-internet-than-you-do-how-iot-future-schroeder?trk=prof-post)
[2] ITU-R Working Party 5D, DRAFT NEW REPORT ITU-R M.[IMT-2020.TECH PERF REQ] (https://www.itu.int/md/R15-SG05-C-0040/en)
[3] Wikipedia, List of high-speed trains (https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_high-speed_trains)