Cuộc cách mạng trong công nghệ di động: Hành trình từ 1G đến 6G

Sự ra đời của công nghệ di động đã tạo ra một bước đột phá mới cho nhân loại, làm thay đổi lịch sử loài người. Công nghệ di động đã cho phép con người liên lạc với nhau mọi lúc, mọi nơi một cách nhanh chóng, đồng thời cải thiện khả năng tiếp cận các dịch vụ khẩn cấp và chăm sóc sức khỏe trên phạm vi toàn cầu.

Về nguyên lý chung, công nghệ di động cho phép các thiết bị di động hoạt động thông qua các trạm gốc di động (BTS). Không giống như điện thoại cố định, điện thoại di động và nhiều thiết bị không dây khác sử dụng sóng vô tuyến để truyền tải giọng nói (hoặc văn bản hoặc dữ liệu di động) của người dùng đến trạm BTS gần đó, các trạm BTS sẽ chuyển thông tin đến người cần liên lạc.

Ngày nay, điện thoại di động đã trở thành vật bất ly thân không thể thiếu đối với cuộc sống con người để xóa nhòa mọi khoảng cách giới hạn. Con người có thể tương tác với nhau và nghe trực tiếp giọng nói, hình ảnh của nhau chỉ thông qua chiếc điện thoại thông minh.

Giai đoạn 1970 - 1980: Chiếc điện thoại di động thế hệ đầu tiên (1G) sử dụng công nghệ tương tự ra đời

Vào năm 1973, nhà sản xuất điện thoại Motorola (Mỹ) đã tạo ra một chiếc điện thoại di động đầu tiên trên thế giới có tên là DynaTAC 8000X. Đây là điện thoại di động thực tế đầu tiên và nó đã tạo ra một cuộc cách mạng về cách thức mọi người giao tiếp như hiện nay. Trước khi DynaTAC 8000X được phát minh, điện thoại di động có kích thước rất lớn, cồng kềnh và chỉ dành cho những khách hàng giao tiếp qua điện thoại ô tô.

Với chiều dài 10 inch (khoảng 25,4 cm), nặng 2,5 pound (khoảng 1,1 kg) chủ yếu là do pin khủng, DynaTAC 8000X nặng gấp 4-5 lần so với điện thoại di động hiện đại. Giá bán lẻ của DynaTAC 8000X khoảng 11.000 USD theo thời giá hiện nay và có thời lượng pin khoảng nửa giờ.

Tuy DynaTAC 8000X lần đầu tiên ra mắt công chúng vào năm 1973 nhưng mãi đến năm 1983 mới chính thức được tung ra thị trường. Mặc dù thành công về mặt thương mại nhưng nó nhanh chóng bị thay thế bởi các điện thoại di động nhỏ hơn và giá cả phải chăng hơn.

Mặc dù có tuổi thọ tương đối ngắn nhưng Motorola DynaTAC 8000X đã đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của công nghệ di động. Nó mở đường cho những chiếc điện thoại di động nhỏ hơn, giá cả phải chăng hơn mà chúng ta sử dụng ngày nay và nó đã thay đổi cách chúng ta giao tiếp mãi mãi.

Những chiếc điện thoại di động đầu tiên này chạy trên nền tảng mà ngày nay chúng ta gọi là thế hệ di động thứ nhất (1G), hay công nghệ di động thế hệ đầu tiên. Công nghệ 1G cho phép người dùng gọi điện thoại di động với chất lượng âm thanh không cao, không hỗ trợ dữ liệu số và có mức độ bảo mật thấp. Tốc độ mạng di động 1G không thực sự được đo bằng tốc độ truyền dữ liệu, mà thay vào đó được đo bằng khả năng truyền giọng nói giữa các điện thoại di động.

Thập niên 1990: Điện thoại di động thế hệ thứ 2 (2G) ra đời

Thế hệ mạng di động thứ hai (2G) xuất hiện vào đầu năm 1991, chuyển từ công nghệ tương tự (Analog) sang kỹ thuật số (Digital). 2G cung cấp chất lượng cuộc gọi tốt hơn, bảo mật cao hơn và cho phép người dùng nhắn tin SMS. Đây cũng là thời kỳ bùng nổ của các thiết bị di động, khiến chúng trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày.

Là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn so với thế hệ đầu tiên, mạng 2G sử dụng các tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu tương tự của thế hệ 1G và được áp dụng lần đầu tiên tại Phần Lan. Do đó, cũng không lấy làm ngạc nhiên khi hầu hết điện thoại 2G được sử dụng trên thế giới thời bấy giờ lại là những chiếc Nokia “huyền thoại”, đã làm mưa làm gió suốt một thời gian dài cho tới khi bị thay thế hoàn toàn bởi điện thoại thông minh.

Mạng 2G mang tới cho người dùng di động 3 lợi ích tiên tiến trong suốt một thời gian dài đó là mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G và đặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản SMS.

Cũng trong giai đoạn này, người ta bắt đầu thấy những chiếc điện thoại di động có kích thước nhỏ nằm gọn trong lòng bàn tay, kiểu dáng đa dạng,... Cho tới nay thì mạng 2G vẫn đang được sử dụng làm phương thức liên lạc để phục vụ nhu cầu gọi điện, nhắn tin của một số người dùng đặc biệt là người già ở khu vực nông thôn, miền núi.

Tốc độ dữ liệu của mạng 2G thường dao động từ 9,6 Kbps đến 14,4 Kbps. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã ngừng sử dụng mạng 2G để chuyển sang các công nghệ di động thế hệ mới, hiệu quả hơn.

Tại Việt Nam, theo lộ trình của Bộ Thông tin và Truyền thông, từ ngày 16/9 tới, các nhà mạng sẽ dừng cung cấp dịch vụ cho các thiết bị đầu cuối chỉ hỗ trợ tiêu chuẩn GSM (2G only), tức là các thuê bao sử dụng công nghệ 2G sẽ không còn được cung cấp dịch vụ, trừ trường hợp cung cấp dịch vụ cho thiết bị đầu cuối thuê bao kết nối vào mạng GSM cho mục đích truyền, nhận dữ liệu giữa thiết bị với thiết bị (M2M) hoặc cung cấp dịch vụ tại khu vực quần đảo Trường Sa, Hoàng Sa, nhà giàn DK. Và đến 15/9/2026, sẽ tắt sóng hoàn toàn mạng 2G.

Đầu những năm 2000: Công nghệ di động thế hệ thứ 3 (3G) ra đời

3G đóng vai trò là thế hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hơn hẳn các thế hệ trước đó. Nó cho phép người dùng di động truyền tải cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại.

3G cung cấp tốc độ cao hơn và dung lượng lớn hơn để hỗ trợ nhiều cuộc gọi. Các trạm BTS có thể xử lý nhiều cuộc gọi hơn mà không bị quá tải, nghĩa là chất lượng tín hiệu tốt hơn. Mạng di động 3G lúc này đã mang đến bước đột phá với việc cung cấp kết nối Internet tốc độ cao trên điện thoại và mở ra cánh cửa cho hàng loạt ứng dụng mới như truy cập email, xem video, nghe nhạc trực tuyến và chia sẻ hình ảnh.

Tuy nhiên, nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên thế giới đã rơi vào khó khăn về tài chính do phải bỏ ra một số tiền lớn để đấu giá phổ tần số cho 3G và điều này đã làm chậm trễ việc triển khai thương mại 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi đặt ưu tiên phát triển hạ tầng viễn thông lên hàng đầu.

Và cũng chính Nhật Bản là nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi, tiên phong bởi nhà mạng di động NTT DoCoMo. Tính đến năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, và mạng 2G dần đi vào lãng quên trong tiềm thức công nghệ tại Nhật Bản.

3G cung cấp tốc độ dữ liệu tối thiểu 384 Kbps trong điều kiện di chuyển và lên đến 2 Mbps khi đứng yên. Mạng 3G cho phép truy cập Internet nhanh hơn, hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện như gọi video, truyền hình trực tuyến và tải ứng dụng.

Tuy nhiên, nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay cũng đã ngừng sử dụng công nghệ này do những hạn chế về tốc độ truyền tải dữ liệu. Bộ Thông tin và Truyền thông cũng đã đưa ra lộ trình từ tháng 9/2028, Việt Nam sẽ thực hiện tắt sóng di động 3G.

Cuối những năm 2000: Ra đời công nghệ di động 4G mà nhiều người trong chúng ta đang sử dụng ngày nay

Mạng di động thế hệ thứ tư (4G) chính thức ra mắt vào cuối năm 2009 tại Thụy Điển, mang lại tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn rất nhiều so với 3G. 4G giúp người dùng trải nghiệm các dịch vụ trực tuyến tốt hơn như xem video chất lượng cao, thực hiện cuộc gọi video và chơi game trực tuyến mượt mà khi hỗ trợ tốc độ tối thiểu là 100 Mbps trong điều kiện di chuyển và lên đến 1 Gbps khi đứng yên.

4G mang đến một cải tiến thú vị khác đó là truyền phát video có độ trễ thấp. Điều đó được cho là một bước nhảy vọt đáng kể trong truyền thông di động khi thực hiện gọi điện video trên thiết bị di động với chất lượng cao.

Bên cạnh đó, mạng 4G đã cho phép con người làm việc từ xa một cách hiệu quả hơn, với khả năng truy cập dữ liệu và ứng dụng từ bất kỳ đâu có tín hiệu 4G. Thúc đẩy sự phổ biến của các ứng dụng mạng xã hội, giúp mọi người kết nối, chia sẻ thông tin và duy trì mối quan hệ trực tuyến.

Ngoài ra, 4G còn cung cấp nền tảng cho sự phát triển mạnh mẽ của thương mại điện tử di động, giúp người tiêu dùng mua sắm trực tuyến và thực hiện giao dịch qua điện thoại di động; hỗ trợ sự phát triển của các ứng dụng y tế di động, giúp con người theo dõi sức khỏe và có thể tận dụng dịch vụ y tế từ xa; hỗ trợ giáo dục từ xa thông qua việc truy cập nhanh chóng vào tài nguyên giáo dục trực tuyến.

Năm 2019, đánh dấu một bước ngoặt mới trong thông tin di động khi mạng 5G đầu tiên ra đời

5G hay mạng thông tin di động thế hệ thứ 5, hiện đang là một trong những xu hướng công nghệ phổ biến nhất trong thời gian gần đây. Đây cũng là mạng thông tin di động mới nhất đang được triển khai thương mại ở nhiều quốc gia trên thế giới.

Mạng 5G chính thức được ra mắt thương mại tại thị trường Hàn Quốc vào tháng 4/2019. Theo ấn bản mới nhất của Báo cáo Di động của Ericsson (Ericsson Mobility Report) xuất bản tháng 6/2024 cho thấy, số lượng thuê bao 5G toàn cầu đạt 1,7 tỷ vào cuối quý 1 năm 2024 và dự báo sẽ trở thành công nghệ thống trị vào năm 2029 với 5,6 tỷ thuê bao.

Hiện nhiều quốc gia trên thế giới đang đầu tư vào 5G để tạo ra cơ hội cho người dân, doanh nghiệp và xã hội. Theo số liệu của Hiệp hội Các nhà cung cấp di động toàn cầu (GSA), tính đến cuối tháng 3 năm 2024 đã có 585 nhà khai thác tại 175 quốc gia/vùng lãnh thổ đang đầu tư vào mạng 5G, thông qua các cuộc thử nghiệm hay lên kế hoạch hoặc đã triển khai trong thực tế, trong đó có 153 nhà khai thác tại 71 quốc gia/vùng lãnh thổ đã triển khai các dịch vụ thương mại 5G tương thích với tiêu chuẩn 3GPP thông qua các mạng di động công cộng hoặc truy cập vô tuyến cố định.

Phải nói rằng, với tốc độ theo lý thuyết lên tới 10 Gbps (gigabit mỗi giây), công nghệ 5G đang và sẽ mang lại cho người dùng các trải nghiệm dịch vụ tốc độ siêu nhanh, gấp hàng chục lần so với tốc độ mạng 4G hiện tại; độ trễ cực thấp (khoảng 1mili-giây) và cung cấp số lượng kết nối lớn, có thể kết nối tới 1 triệu thiết bị trên mỗi km². Với những ưu điểm vượt trội, 5G cho phép trí tuệ nhân tạo (AI) tiếp nhận và xử lý được nhiều thông tin hơn trong cùng một thời điểm. Điều này sẽ giúp hoàn thiện hệ thống sản xuất tự động hoá với độ chính xác và năng suất cao hơn.

Công nghệ di động 5G giúp hỗ trợ kết nối hàng tỷ thiết bị khi thế giới bước vào kỷ nguyên kết nối Internet vạn vật (IoT), dữ liệu được lưu trữ trên hạ tầng điện toán đám mây, giúp giảm chi phí sử dụng và hỗ trợ chuyển đổi số một cách nhanh chóng. Những tính năng vượt trội của 5G được kỳ vọng sẽ thúc đẩy nhanh chóng quá trình chuyển đổi số, tiến tới hình thành các mô hình chính phủ số, kinh tế số.

Mạng di động 6G: Dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2030

Theo chu kỳ, mỗi thế hệ mạng di động mới thường được triển khai sau 10 năm. Nếu quá trình phát triển mạng di động 6G diễn ra tuân theo chu kỳ này, chúng ta có thể được trải nghiệm các mạng 6G thương mại đầu tiên trên thế giới vào khoảng năm 2030.

Mặc dù kết nối 5G vẫn chưa có sẵn trên phạm vi toàn cầu, ngay cả ở các quốc gia phát triển trên thế giới, nhưng việc lập kế hoạch và nghiên cứu cho thế hệ di động tiếp theo, 6G, đã được nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế tiến hành.

Một số dự báo về tầm nhìn mạng 6G hy vọng việc hoàn thành tiêu chuẩn 6G và đưa vào thương mại hóa sớm hơn ở các quốc gia đã triển khai mạng 5G sớm như Hàn Quốc, Trung Quốc và Mỹ. Con người và máy móc sẽ là đối tượng dùng chính của mạng 6G và được đặc trưng bởi việc cung cấp các dịch vụ tiên tiến như thực tế ảo mở rộng, bản sao kỹ thuật số,…

Thị trường công nghệ 6G dự kiến sẽ tạo điều kiện cho những cải tiến lớn trong lĩnh vực hình ảnh, công nghệ hiện diện và nhận biết chính xác vị trí. Kết hợp với công nghệ AI, cơ sở hạ tầng tính toán 6G sẽ có thể xác định nơi tốt nhất để thực hiện tính toán, bao gồm đưa ra các quyết định về lưu trữ, xử lý và chia sẻ dữ liệu.

Mặc dù các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 6 (IMT-2030/6G) vẫn chưa được hoàn thiện, nhưng một số nghiên cứu cho thấy, tốc độ dữ liệu đường xuống theo lý thuyết có thể lên tới 1 Tbps (Terabit mỗi giây) (1 Tbps bằng 1.000 Gbps), với độ trễ được đo bằng micro giây. Nếu 6G tiến gần đến những con số này trong thực tế, nó sẽ cho phép phạm vi sử dụng rộng hơn và hiệu quả hơn nhiều so với mạng 5G.

Tóm lại, công nghệ di động đã và đang đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại, kết nối con người và thay đổi cách thức chúng ta làm việc, học tập, giải trí và tương tác với thế giới xung quanh. Với những bước phát triển không ngừng, công nghệ di động hứa hẹn sẽ mang đến những điều kỳ diệu hơn nữa trong tương lai.