Sóng Wi-Fi có thể được tìm thấy trong các đồng cỏ của châu Phi, xung quanh các sông băng của Bắc Cực và cả trong máy bay, nhưng cho đến bây giờ thì dưới nước vẫn là một trong những nơi Internet vẫn không thể đi đến.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Buffalo ở New York đang phát triển một “mạng máy tính biển sâu” mà có thể truyền dữ liệu từ các tia cảm biến chìm trong đại dương, biển, hồ để kết nối các thiết bị không dây của người sử dụng [1].

Hình 1: Internet dưới nước

Mục đích của việc tạo ra Internet dưới nước là để giúp mọi người có được một đánh giá tốt hơn về những gì đang xảy ra ở độ sâu của đại dương. Wi-Fi dưới nước có thể giúp các nhà khoa học phát hiện sóng thần và gửi cảnh báo cho cư dân ven biển, thu thập dữ liệu về ô nhiễm nguồn nước và giám sát các giàn khoan dầu khí ngoài khơi.
“Một mạng không dây dưới nước sẽ cho chúng ta một khả năng thu thập và phân tích dữ liệu từ các đại dương”, Tommaso Melodia, Nhà nghiên cứu của dự án cho biết. “Gửi các thông tin này cho bất cứ ai thông qua một điện thoại thông minh hoặc máy tính, đặc biệt là khi một cơn sóng thần hoặc các loại thiên tai xảy ra hệ thống có thể phát ra cảnh báo sớm hơn.”
Được biết, mạng không dây điển hình sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu, nhưng sóng vô tuyến không truyền được trong nước. Cơ quan sử dụng thông tin liên lạc dưới nước như Hải quân và Đại dương Quốc gia và Cơ quan Khí quyển đều phải sử dụng sóng âm thanh. Trong khi sóng âm thanh làm việc, để gửi thông tin thì phải được chuyển đổi thành sóng radio. Đó là một quá trình gồm nhiều bước.
Nghiên cứu của Melodia và nhóm của ông dựa trên cách truyền dữ liệu từ các mạng cảm biến ngập nước trực tiếp đến máy tính xách tay, điện thoại thông minh, máy tính bảng và các thiết bị không dây khác. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm thành công mạng máy tính dưới nước trong hồ Erie.
Thời gian gần đây, các nhà khoa học đã tiến bộ đáng kể về nỗ lực đưa Internet xuống nước.
Mạng phi mặt đất 5G NR NTN và tiềm năng của một tương lai kết nối
5G NR NTN là một công nghệ mới nổi nhằm cung cấp băng thông rộng di động nâng cao (eMBB), liên lạc có độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC) và các dịch vụ liên lạc kiểu máy lớn (mMTC) thông qua các nền tảng vệ tinh và trên không [2-4].
• Ưu điểm và hạn chế của cơ sở dữ liệu đám mây
• Hệ thống mạng dựa trên mục đích (IBNS) trong bảo mật mạng
• Sự khác biệt giữa mạng dựa trên mục đích và mạng truyền thống
• Đặc trưng của ICN - mạng lấy thông tin làm trung tâm
• Tìm kiếm mối đe dọa an ninh mạng: Kỹ thuật và công cụ để thành công
Mạng phi mặt đất 5G NR NTN có thể sẽ là một tác nhân quan trọng thúc đẩy tương lai của kết nối và giải phóng tiềm năng cho vô số ứng dụng và dịch vụ.
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đã mở đường cho một thế giới kết nối hơn, nơi giao tiếp và trao đổi thông tin liền mạch là rất quan trọng. Khi chúng ta tiến tới tương lai, nhu cầu về các mạng nhanh hơn và đáng tin cậy hơn dự kiến sẽ tăng lên. Đây là lúc Mạng phi mặt đất 5G NR NTN phát huy tác dụng, thúc đẩy tương lai của kết nối và giải phóng tiềm năng cho vô số ứng dụng và dịch vụ.
5G NR NTN là gì?
5G NR NTN là một công nghệ mới nổi nhằm cung cấp băng thông rộng di động nâng cao (eMBB), liên lạc có độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (URLLC) và các dịch vụ liên lạc kiểu máy lớn (mMTC) thông qua các nền tảng vệ tinh và trên không. Bằng cách tận dụng các mạng ngoài mặt đất này, 5G NR NTN có thể mở rộng phạm vi phủ sóng và dung lượng của các mạng trên mặt đất, cho phép kết nối liền mạch ở các khu vực xa xôi và khó khăn, cũng như cung cấp khả năng phục hồi bổ sung trong trường hợp mạng trên mặt đất gặp sự cố [2-4].

Hình 2: 5G NR NTN trong viễn thông kết nối

Các ưu điểm của 5G NR NTN
Phủ sóng toàn cầu
Một trong những ưu điểm đáng kể nhất của 5G NR NTN là khả năng phủ sóng toàn cầu, khắc phục những hạn chế của mạng mặt đất. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ngành đòi hỏi kết nối đáng tin cậy và phổ biến, chẳng hạn như hàng hải, hàng không và hậu cần. Chẳng hạn, việc tích hợp 5G NR NTN vào ngành hàng hải có thể cho phép giám sát và kiểm soát tàu theo thời gian thực, nâng cao tính an toàn và hiệu quả. Trong ngành hàng không, 5G NR NTN có thể hỗ trợ trao đổi thông tin quan trọng giữa máy bay và trạm mặt đất, cải thiện an toàn bay và quản lý không lưu.
Thu hẹp khoảng cách kỹ thuật số
Hơn nữa, 5G NR NTN có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc thu hẹp khoảng cách kỹ thuật số, mang lại khả năng truy cập internet tốc độ cao đến các khu vực nông thôn và vùng sâu vùng xa hiện không được các mạng mặt đất phục vụ. Điều này có thể có tác động sâu sắc đến sự phát triển kinh tế xã hội của các khu vực này, vì nó có thể cho phép tiếp cận các dịch vụ thiết yếu như chăm sóc sức khỏe, giáo dục và dịch vụ tài chính. Ngoài ra, 5G NR NTN có thể hỗ trợ các nỗ lực cứu trợ thảm họa bằng cách cung cấp các liên kết liên lạc linh hoạt sau thảm họa thiên nhiên, khi các mạng trên mặt đất có thể bị xâm phạm.
Phát triển ứng dụng
Tiềm năng của 5G NR NTN không chỉ cung cấp khả năng kết nối; nó cũng có thể cho phép phát triển các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo trong các ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụ, trong nông nghiệp, 5G NR NTN có thể hỗ trợ triển khai các kỹ thuật canh tác chính xác, giúp tăng năng suất cây trồng và giảm tác động đến môi trường. Trong lĩnh vực năng lượng, 5G NR NTN có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào lưới điện, cũng như cho phép giám sát và kiểm soát cơ sở hạ tầng năng lượng theo thời gian thực.
Một số thách thức đối với 5G NR NTN
Trong quá trình phát triển 5G NR NTN, điều cần thiết là phải giải quyết các thách thức liên quan đến việc triển khai. Một trong những thách thức chính là nhu cầu phân bổ phổ tần hài hòa, vì sự sẵn có của các dải tần số phù hợp là rất quan trọng để triển khai thành công 5G NR NTN. Hơn nữa, việc tích hợp 5G NR NTN với các mạng mặt đất đòi hỏi phải phát triển các giao thức và kiến trúc mạng mới, cũng như tối ưu hóa các thủ tục chuyển giao và quản lý tài nguyên.
Một thách thức khác nằm ở việc đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư của 5G NR NTN, vì khả năng kết nối và trao đổi dữ liệu ngày càng tăng cũng có thể dẫn đến các lỗ hổng gia tăng. Điều này đòi hỏi phải phát triển các cơ chế bảo mật và kỹ thuật mã hóa mạnh mẽ, cũng như thiết lập các tiêu chuẩn và khuôn khổ quy định để quản lý việc sử dụng 5G NR NTN [2-4].
Kết luận
Tóm lại, 5G NR NTN có tiềm năng to lớn trong việc định hình tương lai của kết nối, cho phép một loạt các ứng dụng và dịch vụ trong các ngành khác nhau. Bằng cách giải quyết các thách thức liên quan đến việc triển khai và thúc đẩy sự hợp tác giữa các bên liên quan, 5G NR NTN có thể thực sự giải phóng tiềm năng của một tương lai kết nối, thúc đẩy chúng ta hướng tới một thế giới thịnh vượng và bền vững hơn.
Tài liệu tham khảo:
1. https://ts2.space/en/propelling-the-future-insights-into-5g-new-radio-ntn/
2. Hugo Rodrigues Dias Filgueiras, Eduardo Saia Lima, Matheus Sêda Borsato Cunha, Celso Henrique De Souza Lopes, Letícia Carneiro De Souza, Ramon Maia Borges, Ramon Maia Borges, Luiz Augusto Melo Pereira, Tiago Henrique Brandão, Tomás Powell Villena Andrade, Luciano Camilo Alexandre, Geraldo Neto, Agostinho Linhares, Luciano Leonel Mendes, Murilo
Araujo Romero, Arismar Cerqueira S, Wireless and Optical Convergent Access Technologies Toward 6G, IEEE Access VOLUME 11, 2023
3. Qian Li, Zongrui Ding, Xiaopeng Tong, Geng Wu, Saso Stojanovski, Thomas Luetzenkirchen, Abhijeet Kolekar, Sangeetha Bangolae, Sudeep Palat, 6G Cloud-Native System: Vision, Challenges, Architecture Framework and Enabling Technologies, IEEE Access VOLUME 10, 2022
4. Motoharu Matsuura, Recent Advancement in Power-over-Fiber Technologies, Photonics 2021
ThS. Nguyễn Khắc Hoàng (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)