С каждым новым поколением коммуникационных технологий меняется фокус сетевых решений. Во времена технологий 2G и 3G основным видом коммуникаций между людьми было голосовое общение (звонки и голосовые сообщения), а также текстовые сообщения. Технология 4G ознаменовала переход к массовому использованию данных. В эпоху 5G фокус сместился на Интернет вещей (IoT) и промышленную автоматизацию.
С внедрением 6G цифровой, физический и человеческий мир будут плавно сливаться, создавая уникальный экстрасенсорный опыт. Интеллектуальные системы знаний будут сочетаться с огромными вычислительными ресурсами, делая возможности человека бесконечно более эффективным. Изменится то, как мы живем, работаем, заботимся о нашей планете. И хотя в сфере 5G еще есть пространство для множества инноваций, лаборатории Nokia Bell Labs уже начали исследовательские работы в области 6G, чтобы обеспечить коммерческое внедрение этой технологии на рынке к 2030 году.
Хариш Вишванатан, глава отдела исследований радиосистем Nokia Bell Labs, поясняет: «Роль сетей следующего поколения состоит в унификации нашего опыта в физическом, цифровом и человеческом мире. Современные приложения построены на основе мультимедиа. Мы предвидим, что в будущем приложения будут построены на виртуальной основе. Миры динамических цифровых копий будут точным отображением с высоким разрешением физического мира и воспроизведением виртуальных миров».
Как улучшится наша жизнь в эру 6G?
Улучшение качества сетевого соединения, которое принесет технология 5G пользователям, продолжится дальше с технологией 6G. Будь то умные города, фермы, заводы, роботы – с 6G все перейдет на новый уровень. Значительные изменения произойдут уже при использовании технологии 5G-Advanced, следующего расширения стандарта 5G. Повысится эффективность сетевой инфраструктуры, появится больше возможностей для пользователей, что значительно улучшит их пользовательский опыт.
Оглядываясь на прошлое, мы понимаем, что каждое следующее поколение технологий оптимизирует опыт предыдущих и предлагает новые решения. Так будет и в будущем. Сети 6G будут построены на базе сетей 5G с точки зрения многих технологических аспектов, а также сценариев использования, что будет способствовать масштабируемости сетей при сокращении расходов. И в то же время технология 6G предложит новые возможности использования.
Мы сможем подключать физический мир к человеческому миру, благодаря широкомасштабному использованию датчиков и искусственного интеллекта в сочетании с машинным обучением (AI/ML), виртуальными цифровыми копиями и синхронными обновлениями в реальном времени. Эти виртуальные цифровые копии невероятно важны: благодаря им мы сможем анализировать происходящее в физическом реальном мире, моделировать возможные варианты развития событий, идентифицировать потребности и предпринимать действия на опережение в реальном мире.
Виртуальные цифровые копии уже используются на базе 5G. С появлением 6G, мы считаем, эти технологии будут использоваться намного шире. Виртуальные цифровые копии будут задействованы не только на производстве, они найдут самое различное применение в инфраструктуре городов и даже в виртуальных цифровых копиях людей, что окажет большое влияние на сетевую архитектуру.
В эпоху 6G основным устройством будет оставаться смартфон. Новые интерфейсы человек-машина сделают его более удобным для получения информации и управления ею. На смену вводу информации с помощью сенсорного экрана постепенно придет управление жестами и голосом. Устройства станут частью одежды и даже наклейками на кожу. От подобных решений значительно выиграет сфера здравоохранения: такие постоянно носимые устройства обеспечат круглосуточный мониторинг жизненно важных параметров.
Объединение искусственного интеллекта и машинного зрения, их способность к распознаванию людей и предметов сделает беспроводные камеры универсальными датчиками. Радио и другие чувствительные принимающие устройства, например, акустические, смогут собирать информацию из окружающей среды. Виртуальные деньги и ключи станут обычной повседневностью. Возможно, мы даже будем доверять датчикам запуск механизмов.
6G будет различными способами способствовать устойчивому развитию. Благодаря более быстрому и менее дорогому сетевому подключению на бит, технология 6G обеспечит сбор данных и управление различными устройствами в замкнутом контуре. Данные будут анализироваться с использованием сложных алгоритмов в целях повышения энергоэффективности в различных отраслях. Благодаря очень высокой скорости передачи данных появится инновационная реальность, создающая эффект мультисенсорного телеприсутствия, которое позволит осуществлять телепутешествия с удаленным воздействием. Такие телепутешествия станут возможны благодаря использованию множества новейших датчиков с очень высоким разрешением. И тогда потребность человека в перемещении уменьшится.
Технология 6G будет значительно более энергоэффективна: различные компоненты при падении спроса будут отключаться, а ресурсопотребление снижаться. Энергоэффективность станет основным критерием для создания сетей 6G наряду с другими параметрами, такими как пропускная способность, пиковая скорость передачи данных, крайне малая задержка и надежность.
Сети 6G
Внедрение технологии 6G потребует изменить архитектуру коммуникационных сетей. Нужно будет одновременно решать множество задач: обрабатывать быстро растущие объемы трафика, поддерживать стремительно растущее количество сетевых устройств, выходить на новые рынки и поддерживать самые высокие стандарты в области энергоэффективности, безопасности, эффективности внедрения и эксплуатации, чтобы надежно обеспечить долгосрочное устойчивое развитие.
Питер Веттер, президент Bell Labs Core Research, Nokia, говорит: «Мы определили векторы исследований в прорывных технологиях в эпоху 6G. Уже в 5G-Advanced будут использоваться начальные элементы этих технологий, а затем они будут эволюционировать в каждой последующей фазе развития мобильных сетей».
5G-Advanced – важная веха для некоторых возможностей, которые мы собираемся более широко реализовать в 6G. 5G-Advanced поможет реализовать в ближайшие пять лет все возможности технологии 5G. В эру 5G-Advanced архитектура, конструирование и развертывание сетей потребуют нового уровня знания. Для управления стремительно растущим трафиком потребуется разукрупнение сетей, использование искусственного интеллекта и систем автоматизации в замкнутом контуру. Эволюция к 5G-Advanced также потребует оптимальной поддержки критически важных приложений операторов связи или индустриальных частных беспроводных сетей.
Как заявляет Nokia Bell Labs, 6G будет характерна для шести технологических областей.
Искусственный интеллект и машинное обучение. Технологии искусственного интеллекта и машинного обучения, особенно глубокого обучения, быстро развиваются в последнее десятилетие. Эти технологии уже используются в некоторых областях, от социальных сетей до систем безопасности, где применяется классификация изображений и компьютерное зрение. 5G раскроет истинный потенциал этих технологий. А благодаря решениям 5G-Advanced технологии искусственного интеллекта и машинного обучения будут реализованы в различных элементах сети, на многих уровнях и во множестве функций, от оптимизации функции формирования луча в радиосети, до функций самоорганизации и самопланирования сетей. Использование этих технологий позволит получить максимальную эффективность при снижении сложности управления сетями.
Nokia Bell Labs полагает, что в эпоху 6G искусственный интеллект и машинное обучение станут не дополнением, а основой, используя подход «с чистого листа». Мы будем отказываться от сложных решений и позволять искусственному интеллекту и машинному обучению решать, как наилучшим образом организовать коммуникацию между двумя конечными точками.
Спектр частот. Спектр частот является критически важным элементом для радиосвязи. Каждое новое поколение мобильных устройств требует нового диапазона частот, помогающего полностью реализовать все достижения новых технологий. Будет важно провести рефарминг существующего диапазона частот, выделенного предыдущим поколениям мобильных технологий для использования в новых. Новые блоки частот для 6G, вероятно, появятся на средних частотах 7-20 ГГц для макро-сети. Они обеспечат большую пропускную способность благодаря технологии многоантенных систем (MIMO), низкие частоты 460-694 МГц обеспечат максимально широкое покрытие, а субтерагерцевый диапазон будет использоваться для достижения максимальной скорости передачи данных, превышающей 100 Гб/с.
Технология 5G-Advanced позволит вывести 5G за пределы простой передачи данных и существенно повысит точность позиционирования до сантиметров, что особенно важно внутри помещений и для подземных объектов, где недоступны спутниковые сигналы. А технология 6G выведет определение местоположения на новый уровень за счет использования преимуществ широкого диапазона частот и нового спектра частот, вплоть до терагерцевого.
Сеть, которая может чувствовать. Самой удивительной особенностью 6G станет способность чувственного восприятия окружающей среды, людей и предметов. Сеть становится источником ситуационной информации, собирая сигналы, которые отражаются от предметов, и определяет тип и форму, относительное местоположение, скорость и, возможно, даже свойства материалов. Такой режим восприятия может помочь создать «зеркало» или цифровую копию физического мира в сочетании с другими способами восприятия, тем самым расширяя наши способности восприятия до любой точки, которой касается сеть. Объединение этих данных с искусственным интеллектом и машинным обучением позволит по-новому взглянуть на физический мир, сделав сеть более когнитивной.
Исключительные возможности подключения. Сервис сверхнадежной связи с малой задержкой (URLLC), который обеспечивается уже в 5G, будет доработан и улучшен в 6G для удовлетворения самых взыскательных требований к подключению, включая задержку менее миллисекунды. Надежность сети можно увеличить благодаря использованию одновременной передачи, множественных беспроводных переходов, подключений между устройствами, а также используя возможности искусственного интеллекта и машинного обучения. Усовершенствованная мобильная широкополосная связь в сочетании с меньшей задержкой и повышенной надежностью улучшит качество видеосвязи в реальном времени, голографические изображения или даже модели цифровых копий, обновляемые в реальном времени за счет развертывания видео датчиков.
В эпоху 6G можно ожидать сценарии использования сетей с особыми требованиями к подсетям: будут создаваться сети сетей с сетями в качестве конечной точки. Например, локальная сеть автомобиля или локальная «нательная» сеть могут использовать сотни датчиков на площади менее 100 метров. Этим датчикам необходимо будет обмениваться данными в пределах 100 микросекунд с чрезвычайно высокой надежностью для работы такой системы. Создание действительно беспроводных сетей в автомобилях или роботах откроет новую эру для разработчиков этих устройств, поскольку им больше не нужно будет внедрять громоздкие системы проводов.
Новая архитектура сетей. 5G это первая система, предназначенная для работы в выделенных сетях организаций и предприятий, и заменяющая проводное подключение. По мере роста спроса и нагрузки на сети, различным отраслям промышленности потребуются еще более совершенные архитектурные решения, способные поддерживать повышенную гибкость и специализацию сетей.
5G использует сервис-ориентированную и облачную архитектуру ядра сети, этот подход будет расширен до радиосети. Сама сеть будет развернута в гетерогенных облачных средах, включающих сочетание частных, общедоступных и гибридных облаков. По мере того, как ядро будет становиться более распределенным, а более высокие уровни региональных сетей – более централизованными, появятся возможности для уменьшения затрат за счет конвергенции сетевых функций. Новые решения для организации сетей и сервисов, использующие достижения искусственного интеллекта и машинного обучения, приведут к беспрецедентному уровню автоматизации сети, что снизит эксплуатационные расходы.
Надежность и безопасность. Любые сети все чаще становятся мишенями кибератак. Динамичность появляющихся угроз обязывает внедрять самые строгие механизмы безопасности. В сетях 6G будет защита от таких угроз, как радиоэлектронное подавление. При создании новых миров смешанной реальности, сочетающих цифровые представления реальных и виртуальных объектов, необходимо будет учитывать вопросы конфиденциальности.
Вперед к индустрии 5.0
В последние десятилетия ряд технологических усовершенствований способствовал появлению «умных» производств. Однако главной сложностью остается передача данных. Технология 5G положила начало четвертой промышленной революции с помощью множества современных технологий. Движение к индустрии 5.0 получит дальнейший импульс с повсеместным внедрением 6G.
Объединение проектирования систем связи и управления позволит снизить стоимость и повысить скорость передачи данных, а также увеличить количество вариантов использования. Сеть 6G, действующая как сеть сенсоров сенсорный датчик, одновременно обеспечит связь, сенсорные возможности и определение местоположения , что позволит удовлетворить потребности различных отраслей с помощью единой системы, тем самым снизив их затраты.
Новые устройства с нулевым энергопотреблением или устройства без использования батареи могут функционировать в сетях 6G используя эффект отражения и рассеивания волн, что позволит массово расширить возможности сбора данных для аналитики и управления. Мобильные роботы и дроны будут широко использоваться в различных сферах, таких как гостиничный бизнес, больницы, склады, доставка отправлений.
Переход к 6G
Внедрение 5G, а затем и 5G-Advanced происходит в самое удачное время, когда глобальные ресурсы истощаются. Коммуникационные технологии будут играть решающую роль в повышении производительности и помогут проводить комплексную «зеленую» политику. 6G будет и дальше развивать достижения 5G, повышая благосостояние людей и открывая новые возможности, которые мы еще не можем вообразить.
Nokia продвигает 6G
Корпорация Nokia рассчитывает, что системы 6G будут запущены в коммерческую эксплуатацию к 2030 году, следуя типичному 10-летнему циклу перехода от одного поколения к другому. Фаза 1 стандартизации, вероятно, начнется с 2026 года в рамках 20 релиза 3GPP.
При этом технология 5G будет расширена за счет 5G-Advanced, которая станет ключевым направлением для 3GPP в версии 18 и далее, обеспечивая внедрение коммерческих сетей начиная с 2025 года, задолго до того, как 6G появится в конце десятилетия.
Опираясь на всемирно известные исследования Nokia Bell Labs, Nokia была пионером в определении фундаментальных технологий для эпохи 5G и последующих поколений. Чтобы сделать 6G реальностью до 2030 года, Nokia возглавляет Hexa-X, флагманскую инициативу Европейской комиссии по 6G по исследованию беспроводных сетей нового поколения.
В дополнение к многочисленным исследовательским проектам 6G по всему миру, Nokia также является одним из основателей Next G Alliance, инициативы по продвижению лидерства в области мобильных технологий в Северной Америке, и RINGS, инициативы NSF в США. Она ускорит исследования в различных областях с потенциально значительным влиянием на сетевые и вычислительные системы следующего поколения (NextG).
По материалам Корпорации Nokia
