Bạn có thể nghe nói 5G, công nghệ mạng di động mới nhất thay thế 4G và điều khiển thế hệ thiết bị kết nối internet tiếp theo... nhưng nó hoạt động như thế nào? Bạn có thể biết mạng 5G dùng thứ gọi là small cells (tiểu bào/tiểu trạm), nhưng ý nghĩa gì?
Trạm phát (cell tower) là phần thiết yếu của mạng di động. Giống mọi hạ tầng mạng, cần thiết bị cụ thể truyền thông tin giữa thiết bị, chính vì vậy trạm 5G cần cho mạng 5G.
Trạm 5G khác trạm 4G cả về mặt vật lý và chức năng: cần nhiều trạm hơn để phủ cùng diện tích, chúng nhỏ hơn, và truyền dữ liệu trên phần hoàn toàn khác của phổ vô tuyến. Mạng 5G không quá hữu ích nếu không dùng small cells, vì đó là cách tốt nhất cung cấp độ phủ, tốc độ và độ trễ thấp như 5G hứa hẹn.
Small cells 5G là gì?
Small cell trong mạng 5G là trạm gốc (base station) đóng vai trò then chốt trong mạng tổng thể. Chúng gọi là "small cells" đối lập "macrocells" dùng trong 4G vì chúng nhỏ hơn tương đối.
Vì trạm 5G không cần nhiều công suất, chúng làm được khá nhỏ. Điều này quan trọng không chỉ thẩm mỹ mà cả hiệu quả không gian — small cells hỗ trợ sóng millimét tần số cao, có phạm vi giới hạn (giải thích thêm dưới).
Trạm 5G cơ bản chỉ là một hộp nhỏ, như hình ảnh có nhãn "5G" ở trên. Đây là cách triển khai phổ biến, nhưng một số công ty chôn anten dưới nắp hố ga để mở rộng mạng di động qua đường phố.
Cách small cells 5G hoạt động
Dù kích thước nhỏ, small cells không hề yếu. Công nghệ bên trong cho phép 5G nhanh và hỗ trợ số lượng thiết bị cần internet ngày càng tăng.
Bên trong small cell là thiết bị vô tuyến cần thiết truyền dữ liệu đến/từ thiết bị kết nối. Anten bên trong small cell có tính định hướng cao và dùng beamforming (hình thành chùm) để tập trung vào vùng rất cụ thể quanh trạm.
Thiết bị cũng điều chỉnh nhanh tiêu thụ điện dựa trên tải hiện tại. Nghĩa là khi radio không dùng, nó rơi vào trạng thái tiêu thụ thấp chỉ trong vài mili-giây, và tăng công suất nhanh như vậy khi cần.
Small cells 5G thiết kế đơn giản, lắp đặt trong vài giờ, thậm chí nhanh hơn, như giải pháp đèn đường 15 phút của Ericsson, Street Radio 4402. Rất khác trạm 4G to lớn mất nhiều thời gian lắp đặt và chạy.
Tất nhiên, small cells cũng cần nguồn điện và backhaul kết nối đến mạng 5G của nhà mạng, và cuối cùng internet. Nhà mạng có thể chọn cáp quang có dây hoặc micro sóng không dây cho kết nối này.
Small cell là thuật ngữ chung; có 3 loại con, mỗi loại mục đích riêng do kích thước, độ phủ, yêu cầu công suất khác. Microcells và picocells tốt cho ngoài trời vì phạm vi 200–2.000 mét (hơn 1 dặm). Femtocells ưa chuộng trong nhà do bán kính phủ < 10 mét (32 feet).
Vị trí trạm 5G
5G hứa hẹn thế giới siêu kết nối: đồng hồ thông minh, xe, nhà, nông trại tận hưởng tốc độ cao, độ trễ thấp. Để làm được tốt — với khoảng trống độ phủ ít nhất — cần lượng lớn trạm 5G, đặc biệt khu vực需求 lớn như thành phố lớn, sự kiện lớn, khu thương mại.
May mắn thay, vì trạm 5G nhỏ, chúng đặt được ở nơi bình thường: cột đèn, mái nhà, thậm chí đèn đường. Dẫn đến ít trạm truyền thống hơn, nhưng cũng tiềm ẩn đau mắt nhiều nơi bạn nhìn.
Để 5G thực sự tỏa sáng ở thành phố đông dân, đặc biệt với giới hạn khoảng cách ngắn, trạm cần ở gần nơi thiết bị kết nối cần truy cập: ngã tư, cửa doanh nghiệp, quanh campus đại học, trung tâm giao thông, ngay đường nhà bạn, v.v.
Lý do khác trạm 5G phải lắp dày đặc ở khu vực bận rộn: để small cell hỗ trợ tốc độ siêu nhanh, nó cần đường nhìn trực tiếp (line of sight) với thiết bị nhận, như điện thoại hoặc nhà bạn. Nếu dự định thay băng thông nhà bằng 5G, gần chắc chắn sẽ có trạm 5G ngay đường nhà. Điều này không quá cần thiết đối với mạng low-band hỗ trợ truyền thông xa.
Khi 5G tiếp tục triển khai, nhà mạng phát hành bản đồ độ phủ cập nhật, nhưng việc thể hiện chính xác vị trí mọi trạm gần như không thể duy trì.