Cuộc chuyển mình về kết nối từ 5G đến 6G

Ngày nay, mạng 5G đã mở ra một kỷ nguyên mới về tốc độ và độ trễ thấp nhằm cho phép kết nối hàng triệu thiết bị trên mỗi km², hỗ trợ IoT quy mô lớn, xe tự hành, phẫu thuật từ xa và nhiều ứng dụng đột phá khác. Tuy nhiên, trong quá trình hướng đến 6G sẽ không tránh khỏi các thách thức như cần tăng tốc độ truyền tải hay tăng độ thông minh của toàn bộ hệ thống mạng. Điều này đòi hỏi các thiết bị hạ tầng, đặc biệt là modem, mạch RF và ăng-ten, sẽ cần được tích hợp khả năng học, thích nghi và ra quyết định. Trong đó, modem được điều khiển bằng AI hiện nay được xem là trái tim của toàn bộ kiến trúc 6G mới do nó sẽ thay đổi hoàn toàn cách các tín hiệu vô tuyến tương tác với môi trường.

Từ lý thuyết đến việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong modem

Modem là thiết bị có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu số thành sóng vô tuyến và đóng vai trò là cầu nối giữa thiết bị và thế giới không dây. Trong các thế hệ trước đây, modem chỉ hoạt động dựa trên các thuật toán cố định được lập trình sẵn, bất kể môi trường có nhiễu, chồng tín hiệu hay di chuyển tốc độ cao thì modem vẫn sử dụng cách xử lý giống nhau.

Tuy nhiên, khi áp dụng AI vào modem thì nó sẽ có khả năng hiểu được ngữ cảnh trong quá trình truyền dẫn. Cụ thể, nó có thể học từ dữ liệu thực tế để điều chỉnh giao thức truy cập sóng mang, điều chế tín hiệu, thuật toán mã hóa hay thậm chí có thể dự đoán độ nhiễu. Đây được xem là một bước tiến đột phá giúp cải thiện hiệu suất truyền dữ liệu và độ tin cậy của kết nối đặc biệt trong môi trường 6G với hàng tỷ thiết bị hoạt động đồng thời.

Vai trò của học máy trong giao diện không trung

Giao diện không trung được định nghĩa là khu vực giữa thiết bị và trạm phát sóng nơi sóng vô tuyến di chuyển trong môi trường vật lý. Đây cũng là nơi xảy ra rất nhiều hiện tượng phức tạp như phản xạ, nhiễu, suy hao theo khoảng cách hoặc sự cản trở bởi các yếu tố môi trường. Trong công nghệ 6G như ngày nay thì mô hình học máy sẽ được tích hợp ngay vào modem để giúp giao diện không trung hoạt động một cách thông minh và hiệu quả hơn. Cụ thể, khi ứng dụng AI vào modem thì một số chức năng chúng có thể thực hiện như:

• Học và ghi nhớ đặc điểm môi trường truyền dẫn để từ đó chọn cấu hình sóng phù hợp nhất.
• Dự đoán hành vi di chuyển của người dùng để chuẩn bị chùm sóng trước.
• Phát hiện ra các tín hiệu bất thường hoặc gian lận trong mạng một cách tự động.

Cũng nhờ đó, điều này sẽ tạo ra một hệ thống mạng thích nghi theo thời gian thực có thể giảm đáng kể độ trễ và lỗi truyền thông đồng thời tiết kiệm điện năng khi modem không phải gửi các tín hiệu lặp đi lặp lại.

Tích hợp AI vào phần cứng của modem thế hệ mới

Ngày nay, một trong những thách thức lớn trong khía cạnh này là tìm ra phương pháp tối ưu nhất để tích hợp các mô hình AI vốn rất phức tạp vào trong một con chip nhỏ gọn như modem. Để giải quyết bài toán này thì một số các nhà sản xuất như Qualcomm, Samsung hay Huawei cũng đang gấp rút phát triển modem tích hợp NPU như một khối xử lý chuyên dụng cho AI. Ngoài ra, các modem như Snapdragon X75 cũng đã cho thấy tínhkhả thi với bước đầu tích hợp AI vào các khối xử lý băng tần. Trong khi đó,  MediaTek cũng đã thử nghiệm các giải pháp học máy này dành cho việc chọn băng tần và ra quyết định beamforming. Trong tương lai, các modem 6G có thể chứa hàng loạt mô hình AI gọn nhẹ, chạy ngay trên thiết bị mà không cần kết nối đến máy chủ nhằm giảm độ trễ mà còn bảo vệ dữ liệu người dùng.

Ứng dụng thực thế của thiết bị modem tích hợp AI

Ngày nay, việc tích hợp AI vào modem không chỉ là  một thí nghiệm điển hình trong cuộc chơi công nghệ mà còn mang lại giá trị thực tế cho hàng tỷ người dùng. Chẳng hạn, trên smartphone, modem AI có thể tự học hành vi sử dụng của người dùng để tối ưu điện năng, dự đoán vùng mất sóng để chuyển vùng sớm hay tối ưu băng thông cho từng ứng dụng theo thời gian thực.

Trong các hệ thống IoT thì các thiết bị cảm biến 6G có thể học từ môi trường để chỉ gửi dữ liệu khi thực sự cần thiết nhằm giảm lưu lượng mạng, tăng tuổi thọ pin và tránh tình trạng nghẽn mạng. Cùng với đó, modem AI cũng có thể giúp tăng tính bảo mật của kết nối khi có thể tự phát hiện và cô lập các tín hiệu giả mạo nhằm đánh chặn hoặc tấn công từ chối dịch vụ ngay từ lớp vật lý.

Tương lai phát triển của modem AI

Khi modem AI kết hợp với các trạm phát sóng thì mạng lõi và hệ thống quản lý đều có AI, từ đó có thể phát triển thêm một mạng tự học, tự tối ưu và tự phục hồi. Trong công nghệ mạng 6G, từng modem thiết bị sẽ như một nơ-ron trong mạng thần kinh phân tán toàn cầu. Chúng có thể chia sẻ dữ liệu học với nhau, đưa ra phản hồi nhanh chóng nhằm giúp mạng không cần con người can thiệp mà vẫn duy trì hoạt động ổn định và thông minh. Điều này sẽ mở ra kỷ nguyên mà AI không chỉ tồn tại ở trung tâm dữ liệu mà còn nằm ngay trong túi quần, thiết bị đeo hoặc cảm biến trong nhà bạn.

Kết luận

Ngày nay, modem điều khiển bằng AI là một bước nhảy vọt không chỉ trong kỹ thuật viễn thông mà còn trong cách chúng ta xây dựng thế giới số hóa. Nếu 5G  được xem là một hạ tầng kết nối thì công nghệ 6G sẽ là hạ tầng trí tuệ, trong đó mỗi bit dữ liệu đều sẽ được truyền đi đều mang theo khả năng học hỏi và phản hồi. Trong đó, các thiết bị từ modem, mạch RF hay đến ăng-ten thì mọi thứ sẽ trở nên năng động, thích nghi và thông minh hơn nhờ AI. Cũng chính nhờ như vậy thì giao diện không trung sẽ trở thành nơi hội tụ của những tiến bộ công nghệ mạnh mẽ nhất của thế kỷ 21.