Hãy tưởng tượng việc tải xuống một loạt những bộ phim 4K chỉ trong vài giây. Tương lai tưởng chừng xa xôi đó đang gần hơn nhờ một thí nghiệm đột phá do các nhà khoa học từ Đại học College London (UCL) dẫn đầu. Với tốc độ truyền dữ liệu không dây kỷ lục lên đến 938 gigabit mỗi giây (Gb/s), họ đã mở ra một kỷ nguyên mới của kết nối siêu nhanh, vượt xa những gì chúng ta từng biết.
Để dễ hình dung, tốc độ mà các nhà khoa học UCL đạt được nhanh hơn khoảng 9.000 lần so với tốc độ tải xuống trung bình của mạng 5G tốt nhất tại Anh hiện nay. Điều này có nghĩa là những gì cần 19 phút để tải xuống trên mạng 5G có thể được hoàn tất chỉ trong 0,12 giây với công nghệ mới này. Tốc độ này không chỉ đơn thuần là một con số kỷ lục, mà nó còn biểu thị một tiềm năng đột phá cho tương lai của kết nối không dây.
Thành tựu này không chỉ có giá trị trong việc đạt được tốc độ kỷ lục mà còn là nền tảng cho việc phát triển các thế hệ mạng không dây tiếp theo như 6G và xa hơn nữa. Với tốc độ này, các ứng dụng công nghệ hiện đại sẽ trở nên mượt mà hơn, từ việc xem video độ phân giải cao, chơi game trực tuyến, cho đến sử dụng các thiết bị Internet of Things (IoT) trong cuộc sống hàng ngày.
Giải quyết hạn chế của băng tần không dây
Hiện nay, các công nghệ không dây, dù là Wi-Fi trong nhà hay mạng 5G trên điện thoại di động, đều sử dụng dải tần số dưới 6 gigahertz (GHz). Tuy nhiên, dải tần số này ngày càng trở nên đông đúc và tắc nghẽn, hạn chế khả năng truyền tải dữ liệu. Để vượt qua giới hạn đó, nhóm nghiên cứu tại UCL đã mở rộng hệ thống của họ bằng cách sử dụng dải tần số rộng hơn nhiều, trải dài từ 5 GHz đến 150 GHz.
Cách tiếp cận của họ là sự kết hợp giữa hai công nghệ tiên tiến: điện tử và quang tử sóng milimet. Đối với tần số thấp hơn (từ 5 đến 50 GHz), các nhà nghiên cứu đã sử dụng các bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự truyền thống để truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến. Nhưng đối với các tần số cao hơn (từ 50 đến 150 GHz), nhóm nghiên cứu đã áp dụng một hệ thống dựa trên quang tử, trong đó sử dụng laser để tạo ra tín hiệu vô tuyến.
Quang tử sóng milimet là một công nghệ mới, cho phép truyền dữ liệu qua các dải tần số cao mà trước đây chưa được khai thác. Bằng cách kết hợp hai công nghệ này – điện tử ở tần số thấp hơn và quang tử ở tần số cao hơn – nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hệ thống truyền dữ liệu băng thông rộng có khả năng gửi lượng dữ liệu khổng lồ một cách hiệu quả. Điều này giúp mở rộng đáng kể băng tần có sẵn để truyền dữ liệu, tạo ra một "siêu đường cao tốc" cho thông tin kỹ thuật số.
Tầm nhìn về mạng 6G và hơn thế nữa
Một trong những tiềm năng lớn nhất của công nghệ truyền dữ liệu siêu nhanh này là sự phát triển của mạng không dây thế hệ tiếp theo – 6G. Với tốc độ truyền dữ liệu đạt 938 Gb/s, các trung tâm đô thị đông dân cư hay những sự kiện lớn với hàng chục nghìn người truy cập mạng cùng lúc sẽ không còn gặp phải tình trạng nghẽn mạng. Điều này đồng nghĩa với việc trải nghiệm kết nối Internet di động tại các sự kiện đông đúc như buổi hòa nhạc, trận đấu thể thao hay lễ hội sẽ trở nên liền mạch và mượt mà hơn.
Giáo sư Izzat Darwazeh, đồng tác giả của nghiên cứu, khẳng định rằng đây chỉ là khởi đầu của những tiến bộ về công nghệ không dây. Ông nhấn mạnh, một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ không dây là tính linh hoạt về không gian và vị trí. Điều này có nghĩa là công nghệ có thể được áp dụng rộng rãi ở nhiều môi trường khác nhau, từ thành thị đến nông thôn, từ mặt đất đến không gian.
Nhóm nghiên cứu tại UCL đã bắt đầu liên lạc với các nhà sản xuất điện thoại thông minh và các nhà khai thác mạng để thảo luận về việc đưa công nghệ này vào các thiết bị tiêu dùng và hệ thống mạng thương mại. Điều này mở ra một tương lai nơi mạng 6G không còn là ý tưởng viễn tưởng mà đang dần trở thành hiện thực, mang lại kết nối siêu nhanh và ổn định cho hàng triệu người dùng trên toàn thế giới.
Giải quyết nút thắt cổ chai của mạng không dây
Một trong những thách thức lớn nhất mà nghiên cứu này giải quyết là "bước cuối cùng" trong quá trình truyền dữ liệu không dây. Mặc dù cáp quang có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao qua các châu lục, nhưng khi dữ liệu cần truyền đến thiết bị cá nhân của người dùng qua mạng không dây, tốc độ thường chậm lại đáng kể. Đây là đoạn cuối cùng, và cũng là nơi thường xảy ra tắc nghẽn tốc độ.
Bằng cách sử dụng các dải tần số cao chưa được khai thác và kết hợp hai công nghệ hiện đại, nhóm nghiên cứu tại UCL đã tìm ra cách khắc phục vấn đề này. Hệ thống mới của họ không chỉ truyền tải dữ liệu với tốc độ cực nhanh mà còn vượt qua những giới hạn vốn có của truyền thông không dây hiện tại.
Giáo sư Liu, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: "Hệ thống của chúng tôi cho phép truyền tải một lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ chưa từng có. Điều này sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai của truyền thông không dây".
Hướng đến tương lai kết nối thông minh
Trong những năm tới, nhu cầu về kết nối không dây nhanh hơn và đáng tin cậy hơn sẽ tiếp tục tăng cao. Ngày càng nhiều thiết bị kết nối Internet – từ điện thoại thông minh, xe tự lái, hệ thống nhà thông minh, đến các thiết bị IoT trong công nghiệp và y tế – đều cần băng thông lớn để hoạt động hiệu quả. Khi mọi thứ trong thế giới của chúng ta trở nên kết nối, yêu cầu về truyền dữ liệu tốc độ cao trở nên ngày càng cấp bách.
Dù công nghệ này hiện mới chỉ được thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng các nhà khoa học tại UCL hy vọng sẽ bắt đầu các thử nghiệm thương mại trong vòng ba đến năm năm tới. Nếu mọi việc diễn ra theo kế hoạch, chúng ta có thể thấy hệ thống không dây siêu tốc này được tích hợp vào các thiết bị và mạng lưới tiêu dùng, mang lại trải nghiệm kết nối vượt trội.
Theo Genk
Để dễ hình dung, tốc độ mà các nhà khoa học UCL đạt được nhanh hơn khoảng 9.000 lần so với tốc độ tải xuống trung bình của mạng 5G tốt nhất tại Anh hiện nay. Điều này có nghĩa là những gì cần 19 phút để tải xuống trên mạng 5G có thể được hoàn tất chỉ trong 0,12 giây với công nghệ mới này. Tốc độ này không chỉ đơn thuần là một con số kỷ lục, mà nó còn biểu thị một tiềm năng đột phá cho tương lai của kết nối không dây.
Thành tựu này không chỉ có giá trị trong việc đạt được tốc độ kỷ lục mà còn là nền tảng cho việc phát triển các thế hệ mạng không dây tiếp theo như 6G và xa hơn nữa. Với tốc độ này, các ứng dụng công nghệ hiện đại sẽ trở nên mượt mà hơn, từ việc xem video độ phân giải cao, chơi game trực tuyến, cho đến sử dụng các thiết bị Internet of Things (IoT) trong cuộc sống hàng ngày.
Giải quyết hạn chế của băng tần không dây
Hiện nay, các công nghệ không dây, dù là Wi-Fi trong nhà hay mạng 5G trên điện thoại di động, đều sử dụng dải tần số dưới 6 gigahertz (GHz). Tuy nhiên, dải tần số này ngày càng trở nên đông đúc và tắc nghẽn, hạn chế khả năng truyền tải dữ liệu. Để vượt qua giới hạn đó, nhóm nghiên cứu tại UCL đã mở rộng hệ thống của họ bằng cách sử dụng dải tần số rộng hơn nhiều, trải dài từ 5 GHz đến 150 GHz.
Cách tiếp cận của họ là sự kết hợp giữa hai công nghệ tiên tiến: điện tử và quang tử sóng milimet. Đối với tần số thấp hơn (từ 5 đến 50 GHz), các nhà nghiên cứu đã sử dụng các bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự truyền thống để truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến. Nhưng đối với các tần số cao hơn (từ 50 đến 150 GHz), nhóm nghiên cứu đã áp dụng một hệ thống dựa trên quang tử, trong đó sử dụng laser để tạo ra tín hiệu vô tuyến.
Quang tử sóng milimet là một công nghệ mới, cho phép truyền dữ liệu qua các dải tần số cao mà trước đây chưa được khai thác. Bằng cách kết hợp hai công nghệ này – điện tử ở tần số thấp hơn và quang tử ở tần số cao hơn – nhóm nghiên cứu đã tạo ra một hệ thống truyền dữ liệu băng thông rộng có khả năng gửi lượng dữ liệu khổng lồ một cách hiệu quả. Điều này giúp mở rộng đáng kể băng tần có sẵn để truyền dữ liệu, tạo ra một "siêu đường cao tốc" cho thông tin kỹ thuật số.
Tầm nhìn về mạng 6G và hơn thế nữa
Một trong những tiềm năng lớn nhất của công nghệ truyền dữ liệu siêu nhanh này là sự phát triển của mạng không dây thế hệ tiếp theo – 6G. Với tốc độ truyền dữ liệu đạt 938 Gb/s, các trung tâm đô thị đông dân cư hay những sự kiện lớn với hàng chục nghìn người truy cập mạng cùng lúc sẽ không còn gặp phải tình trạng nghẽn mạng. Điều này đồng nghĩa với việc trải nghiệm kết nối Internet di động tại các sự kiện đông đúc như buổi hòa nhạc, trận đấu thể thao hay lễ hội sẽ trở nên liền mạch và mượt mà hơn.
Giáo sư Izzat Darwazeh, đồng tác giả của nghiên cứu, khẳng định rằng đây chỉ là khởi đầu của những tiến bộ về công nghệ không dây. Ông nhấn mạnh, một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ không dây là tính linh hoạt về không gian và vị trí. Điều này có nghĩa là công nghệ có thể được áp dụng rộng rãi ở nhiều môi trường khác nhau, từ thành thị đến nông thôn, từ mặt đất đến không gian.
Nhóm nghiên cứu tại UCL đã bắt đầu liên lạc với các nhà sản xuất điện thoại thông minh và các nhà khai thác mạng để thảo luận về việc đưa công nghệ này vào các thiết bị tiêu dùng và hệ thống mạng thương mại. Điều này mở ra một tương lai nơi mạng 6G không còn là ý tưởng viễn tưởng mà đang dần trở thành hiện thực, mang lại kết nối siêu nhanh và ổn định cho hàng triệu người dùng trên toàn thế giới.
Giải quyết nút thắt cổ chai của mạng không dây
Một trong những thách thức lớn nhất mà nghiên cứu này giải quyết là "bước cuối cùng" trong quá trình truyền dữ liệu không dây. Mặc dù cáp quang có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao qua các châu lục, nhưng khi dữ liệu cần truyền đến thiết bị cá nhân của người dùng qua mạng không dây, tốc độ thường chậm lại đáng kể. Đây là đoạn cuối cùng, và cũng là nơi thường xảy ra tắc nghẽn tốc độ.
Bằng cách sử dụng các dải tần số cao chưa được khai thác và kết hợp hai công nghệ hiện đại, nhóm nghiên cứu tại UCL đã tìm ra cách khắc phục vấn đề này. Hệ thống mới của họ không chỉ truyền tải dữ liệu với tốc độ cực nhanh mà còn vượt qua những giới hạn vốn có của truyền thông không dây hiện tại.
Giáo sư Liu, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: "Hệ thống của chúng tôi cho phép truyền tải một lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ chưa từng có. Điều này sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai của truyền thông không dây".
Hướng đến tương lai kết nối thông minh
Trong những năm tới, nhu cầu về kết nối không dây nhanh hơn và đáng tin cậy hơn sẽ tiếp tục tăng cao. Ngày càng nhiều thiết bị kết nối Internet – từ điện thoại thông minh, xe tự lái, hệ thống nhà thông minh, đến các thiết bị IoT trong công nghiệp và y tế – đều cần băng thông lớn để hoạt động hiệu quả. Khi mọi thứ trong thế giới của chúng ta trở nên kết nối, yêu cầu về truyền dữ liệu tốc độ cao trở nên ngày càng cấp bách.
Dù công nghệ này hiện mới chỉ được thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng các nhà khoa học tại UCL hy vọng sẽ bắt đầu các thử nghiệm thương mại trong vòng ba đến năm năm tới. Nếu mọi việc diễn ra theo kế hoạch, chúng ta có thể thấy hệ thống không dây siêu tốc này được tích hợp vào các thiết bị và mạng lưới tiêu dùng, mang lại trải nghiệm kết nối vượt trội.
Theo Genk
