Nhật Bản, được biết đến là một trong những quốc gia thường xuyên xảy ra động đất nhất thế giới, không ngừng nghiên cứu các biện pháp khác nhau để chuẩn bị cho những thảm họa quy mô lớn Điều đầu tiên cần thiết trong trường hợp xảy ra thảm họa là bảo mật mạng lưới thông tin liên lạc Nếu không thu thập thông tin đầu tiên về mức độ và phạm vi thiệt hại thì không thể bắt đầu hoạt động cứu hộ Chúng tôi đã nói chuyện với Yasuhiro Owada thuộc Trung tâm Nghiên cứu CNTT có khả năng phục hồi của Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT), người đang tiến hành nghiên cứu về NerveNet, một mạng truyền thông có thể tin cậy trong những thời điểm như vậy và có khả năng chống lại sự gián đoạn ngay cả trong các thảm họa quy mô lớn, về tổng quan về NerveNet và cách áp dụng công nghệ của nó cho 5G

Tạo cơ sở hạ tầng mạng dạng lưới khó ngắt kết nối ngay cả khi xảy ra thảm họa

Trong trường hợp xảy ra thảm họa như động đất quy mô lớn, mạng truyền thông công cộng có thể bị gián đoạn trong vài ngày Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng hơn 80% nạn nhân thảm họa sử dụng các thiết bị di động như điện thoại di động để xác nhận sự an toàn của họ và cần có nhiều phương pháp khẩn cấp và phục hồi khác nhau cho mạng liên lạc di động trong trường hợp xảy ra thảm họa Để đối phó với tình huống này, NICT đã phát triển NerveNet, một công nghệ mạng phi tập trung có khả năng phục hồi khi xảy ra lỗi và có thể cung cấp khả năng phân phối, cảm biến, gọi điện thoại và chia sẻ thông tin quan trọng trong một khu vực với chi phí thấp Owada cho biết: “NerveNet sẽ xây dựng cơ sở hạ tầng mạng độc lập có thể cung cấp các dịch vụ ứng dụng sử dụng cơ sở hạ tầng mạng truyền thông ngay cả trong trường hợp thiết bị đầu cuối di động không thể kết nối với trạm gốc”

NerveNet xây dựng cơ sở hạ tầng mạng như thế nào? Mạng điện thoại di động thông thường do nhà cung cấp dịch vụ truyền thông di động cung cấp có mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ, mạng này phân nhánh thành nhiều đường dẫn liên lạc kết nối với trạm gốc Do đó, nếu đường liên lạc dẫn đến trạm gốc bị cắt do thảm họa hoặc sự cố tương tự, trạm gốc sẽ không thể liên lạc với máy chủ điều khiển nữa, khiến không thể liên lạc với các thiết bị đầu cuối di động gần đó Ngược lại, NerveNet có khả năng tự động kết nối các trạm gốc với nhau để tạo thành một mạng lưới, đồng thời chức năng máy chủ điều khiển cũng được phân bổ trên nhiều trạm gốc nên ngay cả khi xảy ra lỗi ở một tuyến liên lạc khi xảy ra thảm họa, nó có thể ngay lập tức chuyển sang tuyến liên lạc khác để đảm bảo liên lạc Mỗi trạm gốc được trang bị chức năng lưu trữ và đồng bộ hóa dữ liệu, do đó, ngay cả khi xảy ra lỗi liên lạc, thông tin cần thiết vẫn có thể được lấy từ các trạm gốc có thể kết nối (Hình 1)

Bằng cách tận dụng các tính năng này, mạng không chỉ ít có khả năng bị ngắt kết nối trong trường hợp xảy ra thảm họa mà ngay cả khi phát tin nhắn thoại cho một nhóm người cùng một lúc, thông tin sẽ được tự động lưu trữ và đồng bộ hóa trên tất cả các trạm cơ sở và thiết bị đầu cuối, giúp mọi người không bị bỏ lỡ bất cứ điều gì ``Với giao tiếp quảng bá thông thường bằng mạng điện thoại di động, các thiết bị đầu cuối không được kết nối với mạng khi tin nhắn được gửi sẽ không thể nhận được thông tin Tuy nhiên, với NerveNet, ngay cả các thiết bị đầu cuối không được kết nối với trạm gốc cũng có thể nhận được tin nhắn ngay khi chúng kết nối với mạng trong quá trình phân phối đồng thời, vì vậy nó đóng vai trò quan trọng trong việc truyền thông tin trong các thảm họa'' (Mr Owada)

(Hình 1) “NerveNet” sử dụng công nghệ mạng phân tán để đảm bảo các kết nối khó ngắt kết nối ngay cả trong trường hợp xảy ra thảm họa
(Tài liệu do NICT cung cấp)

Việc sử dụng "NerveNet" không chỉ trong thời điểm xảy ra thảm họa, chẳng hạn như thu hút các công ty và khách du lịch

``NerveNet'' không chỉ hữu ích trong thời điểm xảy ra thảm họa Ngay cả trong thời gian bình thường, nó vẫn được chính quyền địa phương và các tổ chức phi lợi nhuận sử dụng như một công cụ để phát triển khu vực, cung cấp thông tin và dịch vụ theo yêu cầu của cộng đồng và người dân địa phương, đồng thời cũng có thể được sử dụng cho các mạng tạm thời tại các địa điểm tổ chức sự kiện Tại thị trấn Shirahama thuộc tỉnh Wakayama, nơi NerveNet được giới thiệu cho mục đích trình diễn vào năm 2015, ngoài việc được sử dụng làm mạng phòng chống thiên tai, nó còn được sử dụng làm đường truy cập Internet trong các văn phòng kinh doanh CNTT được xây dựng cho các ngày làm việc trong thời gian bình thường và cũng đang được sử dụng như một công cụ để thu hút các công ty Ngoài ra, Shirarahama, một trong những điểm du lịch hàng đầu của tỉnh, sử dụng "NerveNet" cho dịch vụ kết nối Wi-Fi cung cấp cho khách du lịch (Hình 2)

`` NerveNet của Thị trấn Shirahama đã hoàn thành việc sử dụng làm thử nghiệm trình diễn vào cuối tháng 3 năm 2021 và đã được bàn giao cho thị trấn Hiện tại, Thị trấn Shirahama đang vận hành mạng lưới một cách độc lập và sử dụng nó cho nhiều mục đích khác nhau'' (Mr Owada)

(Hình 2) NerveNet được sử dụng ở thị trấn Shirahama, tỉnh Wakayama
(Tài liệu do NICT cung cấp)

NerveNet cũng đã được sử dụng vào tháng 10 năm 2017 tại Thành phố Tachikawa, Tokyo, để chuẩn bị thành lập trụ sở ứng phó thảm họa cho các cơ quan chính phủ trung ương Cuộc diễn tập giả định rằng trong trường hợp các bộ, cơ quan trong khu vực Kasumigaseki bị mất chức năng do trận động đất ngay bên dưới khu vực đô thị Tokyo, vv, mỗi bộ và cơ quan sẽ đặt trụ sở chính tại một cơ sở ở Thành phố Tachikawa, vv, nhưng giả định rằng "NerveNet" sẽ được sử dụng làm phương tiện liên lạc trong trường hợp mỗi bộ, cơ quan bị phân tán và đi vào tòa nhà (Hình 3)

``Nó được sử dụng trong một bài tập huấn luyện để duy trì liên lạc qua điện thoại bằng NerveNet và vì nó nhận được nhiều lời khen ngợi nên chúng tôi đã quyết định sử dụng nó vĩnh viễn từ năm sau'' (Mr Owada)

(Hình 3) Khóa đào tạo thành lập trụ sở ứng phó thiên tai được tổ chức tại Thành phố Tachikawa
(Tài liệu do NICT cung cấp)

Khi chính quyền và chính quyền địa phương sử dụng ``NerveNet'', người ta nói rằng tính bảo mật của ``NerveNet'' cũng được đánh giá Bảo mật có thể được cải thiện bằng cách phân cấp cơ sở dữ liệu và tạo ra một hệ thống trong đó thông tin không tập trung ở một nơi Owada nói: “Vì chính quyền địa phương nói riêng xử lý thông tin cá nhân nên tôi nghĩ có mối quan hệ chặt chẽ với các tổ chức như vậy”

Ở nước ngoài cũng vậy, ví dụ về việc sử dụng "NerveNet" ngày càng tăng Đặc biệt, phiên bản mới nhất của `` NerveNet '' cho phép người dùng định cấu hình các chức năng của trạm gốc `` NerveNet '' bằng cách cài đặt phần mềm trên các PC và thiết bị IoT có bán trên thị trường, do đó việc sử dụng nó trong các ứng dụng IoT ngày càng mở rộng Ví dụ, tại khu vực ASEAN, công nghệ mạng của NerveNet đang được sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp để cải thiện sản xuất lúa gạo và mạng cảm biến IoT để kiểm soát các cửa nước Hơn nữa, nhận dạng hình ảnh AI của cảnh quay camera được sử dụng để kiểm tra tình hình thiệt hại tại hiện trường thảm họa và trong lĩnh vực giáo dục, nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như cho phép trẻ em chia sẻ tài liệu học tập trên thiết bị di động (Hình 4)

``Giờ đây, công nghệ mạng của NerveNet có thể được cung cấp dưới dạng phần mềm, cơ sở hạ tầng có thể được xây dựng bằng cách sử dụng thiết bị đa năng rẻ tiền mà không cần phải lắp đặt thiết bị dành riêng cho truyền thông đắt tiền Bằng cách này, có thể xây dựng cơ sở hạ tầng mạng chi phí thấp, giá trị gia tăng cao, đó là lý do tại sao nó được các làng miền núi trong khu vực ASEAN hoan nghênh'' (Mr Owada)

(Hình 4) Ví dụ về cách sử dụng NerveNet ở ASEAN
(Tài liệu được cung cấp bởi: NICT)

Hướng tới cơ sở hạ tầng mạng có thể cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần kết nối với trạm gốc

Có thể đạt được gì khi áp dụng công nghệ truyền thông được phát triển thông qua "NerveNet" vào việc xây dựng hệ thống 5G? Theo ông Owada, nghiên cứu hiện đang được tiến hành để kết hợp công nghệ được phát triển từ NerveNet vào mạng Beyond 5G và 6G, vượt xa mạng 5G Cho đến nay, nghiên cứu và phát triển trên NerveNet đã tập trung vào việc tạo ra một mạng không bị lỗi ngay cả trong trường hợp xảy ra thảm họa và đảm bảo liên lạc Điều này cho phép bạn tiếp tục thực hiện cuộc gọi, gửi và nhận tin nhắn, vv Ngoài nghiên cứu và phát triển như vậy, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu và phát triển với mục đích hiện thực hóa cơ sở hạ tầng dịch vụ ứng dụng phi tập trung tự trị mới có thể tự động định cấu hình mạng ngay cả trong trường hợp xảy ra thảm họa và cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau, bao gồm cuộc gọi, tin nhắn và các dịch vụ truyền thống được liên kết với Internet và đám mây, ngay cả trong môi trường không có kết nối Internet

``Tôi tin rằng bằng cách kết hợp 5G cục bộ và NerveNet, có thể giúp mạng 5G cục bộ có thể sử dụng được trên một khu vực rộng hơn nữa Tuy nhiên, chúng tôi đang nghiên cứu và phát triển hướng tới tương lai xa hơn một chút'' (Mr Owada)

Trung tâm Nghiên cứu CNTT có khả năng phục hồi, Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT)
Trưởng nhóm nghiên cứu Yasuhaku Owada

Mặt khác, gần đây, điện toán ranh giới, tận dụng các tính năng tốc độ cao, dung lượng lớn của 5G và đặt máy chủ trong các trạm cơ sở để thực hiện phân tích hình ảnh bằng AI, đã trở nên nổi bật trong nhiều lĩnh vực khác nhau "NerveNet" nhằm mục đích xây dựng công nghệ sử dụng điện toán biên tiên tiến hơn nữa Nói cách khác, các thiết bị đầu cuối tách khỏi trạm gốc sẽ tạo thành một mạng để thực hiện tính toán biên Ví dụ: chúng tôi đang triển khai một công nghệ được gọi là "nền tảng đám mây biên tự tạo", trong đó mỗi ô tô được trang bị chức năng máy chủ và các ô tô xung quanh cũng như thiết bị đầu cuối di động sẽ tự động tạo thành mạng và thực hiện nhiều điều khiển cũng như quyết định khác nhau mà không cần truy cập vào trạm gốc (Hình 5)

``Chúng tôi tin rằng bằng cách áp dụng những công nghệ này trong tương lai Ngoài 5G và 6G, chúng tôi sẽ có thể tạo ra cơ sở hạ tầng mạng thậm chí còn linh hoạt hơn (linh hoạt) hơn những gì chúng tôi hiện có'' (Owada)

(Hình 5) Tổ chức nghiên cứu và nội dung nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu CNTT có khả năng phục hồi
(Tài liệu do NICT cung cấp)

Tôi hy vọng rằng với việc hiện thực hóa những công nghệ này, phạm vi sử dụng mạng di động sẽ mở rộng hơn nữa trong tương lai