ĐỒ ÁN - Tìm hiểu mạng di động 6G Full (Nguyễn Quang Vương)



Khi thế giới kỹ thuật số ngày càng thông minh, tự động hóa cao và công nghệ có mặt khắp nơi, tốc độ dữ liệu trở nên ngày càng quan trọng. Mạng di động không dây là đường dữ liệu tốc độ cao và trong một kết nối đầy đủ, thế giới kỹ thuật số thông minh, chúng ta sẽ cần kết nối mọi thứ từ con người, phương tiện, tất cả các cảm biến, dữ liệu, dữ liệu đám mây và thậm chí là các tác nhân robot. Mạng không dây thế hệ thứ năm (5G) đang được phát hành, sẽ sớm cung cấp những tiến bộ đáng kể cho cuộc sống con người, nhưng có thể nó không thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu kết nối đang ngày càng yêu cầu tốc độ xử lí cao của hệ thống. Do đó việc hình dung cách phát triển hệ thống 6G để giải quyết nhu cầu của các mạng thông minh trong tương lai là vô cùng cần thiết.

Truyền thông di động không dây đã và đang được sử dụng nhiều năm, nhưng ngày nay các phương tiện di động đang tăng lên không ngừng theo thời gian. Đã có rất  nhiều thế hệ mạng di động từ 0G, 1G, 2G, 3G, 4G và 5G. Phiên bản mới nhất là 5G, nhưng chỉ một số quốc gia đang sử dụng mạng không dây 5G này. Mạng 5G là mạng truyền thông không dây mạnh và có tốc độ cực nhanh, nó sẽ đáp ứng hầu hết các yêu cầu của người sử dụng. Nhưng nó không phải là kết thúc mong muốn của loài người trong thời đại ngày nay, vì vậy trong tương lai của thế hệ mạng di động tiếp theo sẽ được hoàn thiện là 6G và tiến tới xa hơn nữa là 7G.

Hiện nay hướng tới tương lai trải nghiệm 6G. Điện thoại di động có mọi tính năng ưu việt và vô cùng nhỏ gọn, với bộ nhớ  và tốc độ cao cùng mức tiêu thụ điện năng thấp. Ngày nay công nghệ Bluetooth, NFC và công nghệ khác tương tự đã trở lên quá đơn giản. Mạng thông tin di động không dây 6G sẽ phủ sóng toàn bộ thế giới dưới sự giao tiếp của nó, điều này giống như hệ thống viễn thông toàn cầu đã được một số công ty phát minh, điều này khiến hệ thống cá nhân tạo ra khó khăn trong chuyển vùng dữ liệu về mặt không gian. Hệ thống liên lạc điện thoại di động 6G được sẽ được phát triển để để tích hợp trong một hệ thống truyền thông đơn vị để giải quyết vấn đề này.

Các công nghệ di động 2G, 3G, 4G và 5G đã phát triển thành khía cạnh công nghệ cao. Công nghệ di động 6G là thế hệ tiên tiến tiếp theo của tài nguyên di động không dây và công nghệ 6G sẽ tạo ra sự thay đổi đáng kinh ngạc trong công nghệ di động và cuộc cách mạng 4.0 ngày nay.

 Trong đồ án này nhóm em sẽ tìm hiểu về công nghệ mạng không dây 6G, nhìn nhận việc sử dụng 6G như một tiềm năng và nhóm em sẽ cố gắng cung cấp các dự đoán về yêu cầu để thiết kế cần thiết cho mạng di động sẽ còn rất mới mẻ này. Nhu cầu đó là thật sự cần thiết, nó là một công nghệ đầy hứa hẹn có thể cung cấp cơ sở cho các hệ thống viễn thông của con người trong tương lai không xa.


NỘI DUNG:


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ SÁU (6G) 35

1.1 Lịch sử hình thành 35

1.2 Các thế hệ mạng di động hiện tại 39

1.3 Giới thiệu mạng không dây và mạng di động 6G 48

1.4 Phân loại 49

1.5 Các mô hình mạng không dây 51

1.5.1 Mô hình mạng AD-HOC 51

1.5.2 Mô hình mạng INFRASTRUCTURE 51

1.6 Chuẩn IEEE 802.11 52

1.7 Các thiết bị mạng không dây 53

1.7.1 Access Point 53

1.7.2 Wireless Adapter 53

1.7.3 Wireless card 54

1.7.4 Cầu nối Wi-Fi 54

1.7.5 Camera không dây 54

1.7.6 Thiết bị nghe nhạc và xem phim 55

1.7.7 Router du lịch 55

1.8 Bảo mật trong mạng không dây 55

1.8.1 Khả năng bảo mật của mạng không dây 55

1.8.2 Các biện pháp thiết lập hệ thống an ninh mạng không dây: 57

1.8.3 Các phần mềm bảo mật 64

1.9 Mạng di động 6G 66

1.9.1 Ưu điểm mạng 6G 69

1.9.2 Những khó khăn và trở ngại 72

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ TRÊN NỀN MẠNG 6G 74

2.1 Mạng 6G với sức mạnh mới từ AI 74

2.1.1 Giới thiệu AI trong 6G 74

2.1.2 Kiến trúc mạng 6G 76

2.1.3 Ứng dụng công nghệ AI cho mạng 6G 78

2.1.4 . 6G cho ứng dụng sử dụng AI 80

2.1.5 Giao tiếp phần cứng cho mạng 6G 83

2.2 Công nghệ giao tiếp bằng ánh sáng  nhìn thấy 86

2.2.1 Giới thiệu về công nghệ giao tiếp bằng ánh sáng 86

2.2.2 Cần thiết xây dựng một cơ sở hạ tầng mới cho phép các dịch 87

2.2.3 Công nghệ AI và quản lí tài nguyên C4 90

2.2.4 Truyền thông qua SUB-TERAHERTZ và liên kết ánh sáng 93

2.3 Công nghệ máy học lượng tử cho mạng 6G 97

2.3.1 Mạng B5G 97

2.3.2 Công nghệ Machine Learning trong B5G 98

2.3.3 Truyền thông trong mạng B5G 100

2.3.4 Đóng góp của công việc này 101

CHƯƠNG 3: 5G VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG ĐI KÈM 104

3.1 Mục tiêu của mạng 5G 104

3.1.1  Băng thông rộng di động nâng cao 104

3.1.2 Truyền thông độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC) 105

3.1.3  Truyền thông loại máy lớn (mMTC) 105

3.1.4 Internet thông minh 106

3.2 Beyond 5G: Những thách thức mở và công nghệ mới nổi 106

3.2.1 Thông lượng 106

3.2.2 Dung lượng mạng 106

3.2.3 Năng lượng sử dụng hiệu quả 107

3.2.4 Backhaul và tắc nghẽn mạng truy cập 107

3.2.5 Bảo mật dữ liệu 108

3.3 Công nghệ viễn thông với Machine Learning (ML) 108

3.3.1 Nguyên tắc cơ bản và phân loại ứng dụng 108

3.3.2 Mạng nơ ron cho truyền thông thế hệ mới 112

3.3.3 Deep Learning cho mạng truyền thông 114

3.4 Công nghệ lượng tử hỗ trợ QML 116

3.4.1 Lượng tử và hỗ trợ QC 117

3.4.2 Các ứng dụng được chú ý hỗ trợ 123

3.4.3 Nguyên tắc cơ bản của máy học lượng tử 125

3.4.4 Deep learning trong lượng tử 127

3.4.5 Song song hóa, tăng cường khả năng mở rộng và tổng quát cho 128

3.5  Những thách thức trong việc kích hoạt lượng tử và hỗ trợ QML 129

CHƯƠNG 4: CÁC ỨNG DỤNG TIỀM NĂNG SỬ DỤNG 6G 131

4.1 Ứng dụng 131

4.2 Nâng cấp công nghệ 6G 134

4.3 Kiến trúc mạng sáng tạo 136

4.4 Tích hợp trí thông minh trong mạng 138

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 140

5.1 Netword Edge 140

5.1.1 Bộ nhớ đệm chủ động thông minh và tính toán cạnh di động 141

5.1.2 Tối ưu hóa đa mục tiêu và tối ưu hóa định tuyến 142

5.1.3 Phân tích dữ liệu lớn và IOT và dữ liệu lớn: Hiện thực hóa thế 143

5.1.4 Bảo mật và quyền riêng tư 144

5.1.5 Hài hòa và khả năng tương tác của các mạng 144

5.2 Giao diện không gian và ứng dụng đầu cuối cho người dùng 145

5.2.1 Cấu hình nhiều ăng-ten 145

5.2.2 Truyền thông quang học, MMWAVE và TERAHZ 146

5.2.3 Tế bào nhỏ và không có tế bào 147

5.2.4 Bộ mã hóa tự động 148

5.2.5 Học từ người dùng 149

5.2.6 Đa truy cập 149

5.2.7 Đài phát thanh nhận thức thông minh và mạng không dây tự d 150

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 152

7.1 Tổng kết 152

7.2 Hướng phát triển 152






Khi thế giới kỹ thuật số ngày càng thông minh, tự động hóa cao và công nghệ có mặt khắp nơi, tốc độ dữ liệu trở nên ngày càng quan trọng. Mạng di động không dây là đường dữ liệu tốc độ cao và trong một kết nối đầy đủ, thế giới kỹ thuật số thông minh, chúng ta sẽ cần kết nối mọi thứ từ con người, phương tiện, tất cả các cảm biến, dữ liệu, dữ liệu đám mây và thậm chí là các tác nhân robot. Mạng không dây thế hệ thứ năm (5G) đang được phát hành, sẽ sớm cung cấp những tiến bộ đáng kể cho cuộc sống con người, nhưng có thể nó không thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu kết nối đang ngày càng yêu cầu tốc độ xử lí cao của hệ thống. Do đó việc hình dung cách phát triển hệ thống 6G để giải quyết nhu cầu của các mạng thông minh trong tương lai là vô cùng cần thiết.

Truyền thông di động không dây đã và đang được sử dụng nhiều năm, nhưng ngày nay các phương tiện di động đang tăng lên không ngừng theo thời gian. Đã có rất  nhiều thế hệ mạng di động từ 0G, 1G, 2G, 3G, 4G và 5G. Phiên bản mới nhất là 5G, nhưng chỉ một số quốc gia đang sử dụng mạng không dây 5G này. Mạng 5G là mạng truyền thông không dây mạnh và có tốc độ cực nhanh, nó sẽ đáp ứng hầu hết các yêu cầu của người sử dụng. Nhưng nó không phải là kết thúc mong muốn của loài người trong thời đại ngày nay, vì vậy trong tương lai của thế hệ mạng di động tiếp theo sẽ được hoàn thiện là 6G và tiến tới xa hơn nữa là 7G.

Hiện nay hướng tới tương lai trải nghiệm 6G. Điện thoại di động có mọi tính năng ưu việt và vô cùng nhỏ gọn, với bộ nhớ  và tốc độ cao cùng mức tiêu thụ điện năng thấp. Ngày nay công nghệ Bluetooth, NFC và công nghệ khác tương tự đã trở lên quá đơn giản. Mạng thông tin di động không dây 6G sẽ phủ sóng toàn bộ thế giới dưới sự giao tiếp của nó, điều này giống như hệ thống viễn thông toàn cầu đã được một số công ty phát minh, điều này khiến hệ thống cá nhân tạo ra khó khăn trong chuyển vùng dữ liệu về mặt không gian. Hệ thống liên lạc điện thoại di động 6G được sẽ được phát triển để để tích hợp trong một hệ thống truyền thông đơn vị để giải quyết vấn đề này.

Các công nghệ di động 2G, 3G, 4G và 5G đã phát triển thành khía cạnh công nghệ cao. Công nghệ di động 6G là thế hệ tiên tiến tiếp theo của tài nguyên di động không dây và công nghệ 6G sẽ tạo ra sự thay đổi đáng kinh ngạc trong công nghệ di động và cuộc cách mạng 4.0 ngày nay.

 Trong đồ án này nhóm em sẽ tìm hiểu về công nghệ mạng không dây 6G, nhìn nhận việc sử dụng 6G như một tiềm năng và nhóm em sẽ cố gắng cung cấp các dự đoán về yêu cầu để thiết kế cần thiết cho mạng di động sẽ còn rất mới mẻ này. Nhu cầu đó là thật sự cần thiết, nó là một công nghệ đầy hứa hẹn có thể cung cấp cơ sở cho các hệ thống viễn thông của con người trong tương lai không xa.


NỘI DUNG:


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ SÁU (6G) 35

1.1 Lịch sử hình thành 35

1.2 Các thế hệ mạng di động hiện tại 39

1.3 Giới thiệu mạng không dây và mạng di động 6G 48

1.4 Phân loại 49

1.5 Các mô hình mạng không dây 51

1.5.1 Mô hình mạng AD-HOC 51

1.5.2 Mô hình mạng INFRASTRUCTURE 51

1.6 Chuẩn IEEE 802.11 52

1.7 Các thiết bị mạng không dây 53

1.7.1 Access Point 53

1.7.2 Wireless Adapter 53

1.7.3 Wireless card 54

1.7.4 Cầu nối Wi-Fi 54

1.7.5 Camera không dây 54

1.7.6 Thiết bị nghe nhạc và xem phim 55

1.7.7 Router du lịch 55

1.8 Bảo mật trong mạng không dây 55

1.8.1 Khả năng bảo mật của mạng không dây 55

1.8.2 Các biện pháp thiết lập hệ thống an ninh mạng không dây: 57

1.8.3 Các phần mềm bảo mật 64

1.9 Mạng di động 6G 66

1.9.1 Ưu điểm mạng 6G 69

1.9.2 Những khó khăn và trở ngại 72

CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ TRÊN NỀN MẠNG 6G 74

2.1 Mạng 6G với sức mạnh mới từ AI 74

2.1.1 Giới thiệu AI trong 6G 74

2.1.2 Kiến trúc mạng 6G 76

2.1.3 Ứng dụng công nghệ AI cho mạng 6G 78

2.1.4 . 6G cho ứng dụng sử dụng AI 80

2.1.5 Giao tiếp phần cứng cho mạng 6G 83

2.2 Công nghệ giao tiếp bằng ánh sáng  nhìn thấy 86

2.2.1 Giới thiệu về công nghệ giao tiếp bằng ánh sáng 86

2.2.2 Cần thiết xây dựng một cơ sở hạ tầng mới cho phép các dịch 87

2.2.3 Công nghệ AI và quản lí tài nguyên C4 90

2.2.4 Truyền thông qua SUB-TERAHERTZ và liên kết ánh sáng 93

2.3 Công nghệ máy học lượng tử cho mạng 6G 97

2.3.1 Mạng B5G 97

2.3.2 Công nghệ Machine Learning trong B5G 98

2.3.3 Truyền thông trong mạng B5G 100

2.3.4 Đóng góp của công việc này 101

CHƯƠNG 3: 5G VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG ĐI KÈM 104

3.1 Mục tiêu của mạng 5G 104

3.1.1  Băng thông rộng di động nâng cao 104

3.1.2 Truyền thông độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC) 105

3.1.3  Truyền thông loại máy lớn (mMTC) 105

3.1.4 Internet thông minh 106

3.2 Beyond 5G: Những thách thức mở và công nghệ mới nổi 106

3.2.1 Thông lượng 106

3.2.2 Dung lượng mạng 106

3.2.3 Năng lượng sử dụng hiệu quả 107

3.2.4 Backhaul và tắc nghẽn mạng truy cập 107

3.2.5 Bảo mật dữ liệu 108

3.3 Công nghệ viễn thông với Machine Learning (ML) 108

3.3.1 Nguyên tắc cơ bản và phân loại ứng dụng 108

3.3.2 Mạng nơ ron cho truyền thông thế hệ mới 112

3.3.3 Deep Learning cho mạng truyền thông 114

3.4 Công nghệ lượng tử hỗ trợ QML 116

3.4.1 Lượng tử và hỗ trợ QC 117

3.4.2 Các ứng dụng được chú ý hỗ trợ 123

3.4.3 Nguyên tắc cơ bản của máy học lượng tử 125

3.4.4 Deep learning trong lượng tử 127

3.4.5 Song song hóa, tăng cường khả năng mở rộng và tổng quát cho 128

3.5  Những thách thức trong việc kích hoạt lượng tử và hỗ trợ QML 129

CHƯƠNG 4: CÁC ỨNG DỤNG TIỀM NĂNG SỬ DỤNG 6G 131

4.1 Ứng dụng 131

4.2 Nâng cấp công nghệ 6G 134

4.3 Kiến trúc mạng sáng tạo 136

4.4 Tích hợp trí thông minh trong mạng 138

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 140

5.1 Netword Edge 140

5.1.1 Bộ nhớ đệm chủ động thông minh và tính toán cạnh di động 141

5.1.2 Tối ưu hóa đa mục tiêu và tối ưu hóa định tuyến 142

5.1.3 Phân tích dữ liệu lớn và IOT và dữ liệu lớn: Hiện thực hóa thế 143

5.1.4 Bảo mật và quyền riêng tư 144

5.1.5 Hài hòa và khả năng tương tác của các mạng 144

5.2 Giao diện không gian và ứng dụng đầu cuối cho người dùng 145

5.2.1 Cấu hình nhiều ăng-ten 145

5.2.2 Truyền thông quang học, MMWAVE và TERAHZ 146

5.2.3 Tế bào nhỏ và không có tế bào 147

5.2.4 Bộ mã hóa tự động 148

5.2.5 Học từ người dùng 149

5.2.6 Đa truy cập 149

5.2.7 Đài phát thanh nhận thức thông minh và mạng không dây tự d 150

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 152

7.1 Tổng kết 152

7.2 Hướng phát triển 152




M_tả
M_tả

Không có nhận xét nào: