Исследование 6G: будущее ультрабыстрой связи

Исследование 6G: будущее ультрабыстрой связи

• 6G — шестопоколенная беспроводная технология для цифровых сотовых сетей.
• 6G будет использовать верхние пределы радиоспектра и поддерживать скорости 1 Тбит/с (терабит в секунду).
• Задержка связи снизится до одной микросекунды — в 1000 раз быстрее задержек 5G.

Внедрение 5G запустило волну глобальной конкуренции, но важнее — оно запустило гонку за разработку 6G, следующего шага в мобильной связи.

Может показаться рано говорить о 6G, но несколько корпораций и университетов уже начали работу над этой идеей. Это показывает, как быстро движутся технологии: мы прошли от 1G до 5G за четыре десятилетия, так что 6G — естественное продолжение к улучшенной цифровой телекоммуникации.

Что такое 6G?

6G — шестопоколенная беспроводная технология для цифровых сотовых сетей. Как преемник 5G, она выйдет за рамки персонализированной коммуникации к полной реализации парадигмы Интернета вещей, соединяя не только людей, но и автономные транспортные средства, роботизированных агентов и вычислительные ресурсы.

6G-сети будут использовать более высокие частоты, чем 5G, обеспечивая гораздо большую пропускную способность и меньшую задержку. Одна из главных целей 6G-интернета — снизить задержку до одной микросекунды — в 1000 раз быстрее задержек 5G.

На данный момент 6G (как бы он ни назывался в итоге) — не функционирующая технология; она далека от реальности. Поскольку она в зачаточном состоянии, слишком рано говорить, чем именно будет 6G или какие технологии она улучшит.

Насколько быстрым будет 6G?

По данным китайского Министерства науки и технологий, 6G сможет поддерживать скорости 1 Тбит/с (терабит в секунду), примерно в 8000 раз выше существующих скоростей 5G.

Помимо значительно более высокой пропускной способности, более высокие частоты 6G обеспечат значительно более быстрые частоты дискретизации. Это ещё больше улучшит производительность 5G-приложений и раскроет потенциал всё более прожорливых к данным приложений в области беспроводной визуализации и сенсирования.

Также ожидается, что 6G-сети обеспечат экстремальное расширение покрытия (включая подводное, высокогорное и космическое) при низком энергопотреблении. Но это потребует полной переработки ядра сети.

Когда ждать?

Каждое десятилетие новый стандарт мобильных сетей выходит на первый план. Значит, 6G может быть представлен в начале 2030-х, или по крайней мере тогда большинство производителей смартфонов покажут 6G-устройства, а телеком-компании начнут испытания 6G.

Китайское министерство решило заложить основу для построения 6G-технологии. По словам вице-министра, 6G должен быть приоритетом для развития нации. Министерство скоро создаст дорожную карту разработки 6G и изучит возможные применения.

Японская NTT DoCoMo опубликовала белую книгу с вариантами использования и технологической эволюцией 6G, а также видением мира 2030-х при внедрении 6G. Статья также освещает эволюцию мобильных сетей за прошедшие десятилетия: 3G — ранние 2000-е, 4G — 2010, 5G — 2020.

Читайте: 10 организаций, контролирующих интернет

Преимущества 6G

Чёткое различие между 5G и 6G — скорость и задержка. Те же параметры разделяют 4G и 5G по производительности, так что можно ожидать, что будущие 6G-сервисы удовлетворят строгим сетевым требованиям 2030-х.

Эволюция сотовых сетей с представительными приложениями для каждого поколения

Беспроводные сенсорные решения 6G могут использовать разные частоты для определения поглощения и настройки частот. Пока 5G использует высокие радиочастоты 24–72 ГГц, 6G будет использовать верхние пределы радиоспектра (300 ГГц) и может подойти к терагерцевым диапазонам. Чем выше радиоспектр, тем больше данных он может нести.

6G окажет большое влияние в различных сферах:

Дополненная/Виртуальная реальность: Как видео-приложения насытили 4G-сети, распространение AR/VR-приложений истощит 5G-спектр и потребует сети с пропускной способностью свыше 1 Тбит/с вместо 20 Гбит/с цели 5G. Низкая (микроуровневая) задержка 6G обеспечит взаимодействие в реальном времени в погружающей среде.

Голографическая телеприсутность: 3D-голографический дисплей с полной параллаксом, цветами и 30 кадр/с потребует скорость свыше 4 Тбит/с и задержку ниже 1 мс. 6G сможет удовлетворить такие требования: сети будут иметь достаточно полосы пропускания для передачи всех пяти человеческих чувств в цифровой форме для погружающего удалённого опыта.

По словам Маркуса Велдона, президента Nokia Bell Labs, 6G станет «шестым чувством» для людей и машин, где биология встречается с ИИ.

eHealth (электронное здравоохранение): Отсутствие тактильной обратной связи в реальном времени и высокая стоимость — две главные ограничения eHealth. 6G устранит эти барьеры через удалённые операции и оптимизацию рабочих процессов. Ультранизкая задержка, высокая надёжность и уточнённый интеллект 6G дадут десятикратный прирост спектральной эффективности.

Всепроникающая связность: Число мобильных устройств к 2030 году превысит 125 млрд. 6G соединит все эти устройства, автономные авто и датчики. Но должна быть в 10–100 раз энергоэффективнее 5G для недорогих масштабируемых развёртываний с лучшим покрытием и низким экологическим воздействием.

Робототехника и беспилотная мобильность: Подключение крупных автономных транспортных систем требует низкой задержки и беспрецедентной надёжности для гарантии безопасности пассажиров даже в экстремально высокомобильных сценариях (до 600 миль/ч). Растущее число датчиков на авто и дронах потребует больше данных. 6G может проложить путь для таких систем через прогресс в ПО, железе и новых решениях связи.

Источник: arXiv:1903.12216

Кто работает над 6G?

6G-технология — через десятилетие, но несколько стран и телеком-компаний уже начали работу.

Университет Оулу в Финляндии первым сфокусировался на исследованиях 6G. Они создали программу 6G Flagship для изучения сложных областей: надёжная неограниченная беспроводная связь, распределённые вычисления и интеллект, материалы для будущих сетей.

В 2019 году ФКС (FCC) приняла новые правила для ускорения внедрения новых сервисов в спектре выше 95 ГГц.

Первый отчёт и приказ FCC «Spectrum Horizon» создаёт новый сегмент экспериментальной лицензии для частот 95 ГГц – 3 ТГц. Это позволит предпринимателям и инноваторам легко получать доступ к этому спектру для разработки/тестирования новых коммуникационных технологий.

Исследователи Virginia Tech и компании LG, Samsung начали работу над 6G. Кроме того, Япония планирует комплексную стратегию запуска 6G-сетей к 2030 году.

Нужен ли нам 6G?

Хотя 5G спроектирован для улучшения всего — от здравоохранения до развлечений — и делает интернет доступнее, 6G имел бы смысл, если эти области будут иметь потенциал для улучшения сверх 5G.

Возможно, к 2030 году мы разработаем лучшие методы передачи больших объёмов данных или усилим сигналы настолько, что не понадобятся 6G-базовые станции.

Читайте: Сколько спутников потребуется для построения квантового интернета?

В конечном счёте, будь то 5G, 6G или другое «G», у нас будут невероятные скорости и ультранизкие задержки, что исключит ожидания и прогресс-бары для доступа к любому разумному объёму данных по сегодняшним меркам. Всё, что нам нужно, будет доступно мгновенно, и нам не придётся придумывать новые термины для описания этого.