Samsung показала работу связи 6G в терагерцовом диапазоне — уже сейчас быстрее самого быстрого 5G

Несмотря на то, что запуск первых коммерческих сетей 5G в мире состоялся только в апреле 2022, ведущие страны и компании-разработчики технологий 5G уже объявили о планах по разработке технологий мобильной связи шестого поколения – 6G.

Одной из первых площадок для исследований в области 6G стал Международный союз электросвязи (МСЭ). На заседании 13-й Исследовательской комиссии Сектора стандартизации МСЭ-Т в июле 2022 года учреждена фокус-группа МСЭ-Т «Технологии для сети 2030» (FG NET-2030). Фокус-группа NET-2030, как платформа для изучения и развития международных сетевых технологий, предназначена исследовать будущую архитектуру сетей связи, требования, примеры использования и возможности сетей на 2030 год и последующий период. Ключевыми сценариями услуг, по мнению МСЭ, будут голографическая связь (телефон, мультимедиа, вещание), связь с чрезвычайно быстрой реакцией в критических ситуациях и высокоточная связь для обеспечения развивающихся рынков.

В марте 2022 в Финляндии состоялся 6G Wireless Summit, на котором собралось более 300 экспертов, представляющих все крупные телекоммуникационные компании (Nokia, Ericsson, Huawei, Orange, China Telecom, NTT DoCoMo, ZTE и др.). Эксперты предположили, что развертывание сетей 6G начнётся не раньше 2030 года; ожидается, что они позволят передавать данные на скорости более 1 Тбит/с.

Важной проблемой, стоящей перед разработчиками 6G, является переход к более высоким, менее перегруженным полосам радиочастот. Ожидается, что 6G перейдет с 100 ГГц на ТГц (терагерц). Это большой сдвиг, который потребует перестройки практически всей беспроводной системы связи по всему миру.

Можно выделить несколько главных тенденций развития сетей 6G.

1. Рост объёма передаваемых данных и вытекающая из этого потребность в большей ёмкости спектра.

Многие сценарии использования сетей 6G, включая такие приложения, как расширенная реальность (XR, extended reality) и устройства для непосредственного обмена данными между компьютером и человеческим мозгом (BCI, wireless Brain-Computer Interactions), потребуют на три порядка более высоких скоростей передачи данных по сравнению с сетями 5G, что, в свою очередь, связано с освоением более высоких диапазонов частот, вплоть до терагерц. Федеральная комиссия по связи США (FCC) проголосовала за выделение на 10-летний период лицензий для экспериментов в диапазонах частот от 95 ГГц до 3 ТГц.

2. Переход от оценки спектральной эффективности на единицу площади к оценке относительно объёма пространства, с учётом энергоэффективности.

Сети 6G должны будут работать с наземными и воздушными пользовательскими устройствами, такими, как летательные аппараты. Это потребует оценки эффективности использования спектра не только на единицу площади, но и на единицу объёма, а также учёта эффективности использования энергии.

3. Появление «умных» излучающих поверхностей.

В существующих системах связи для создания сетей радиодоступа используются базовые станции, обеспечивающие радиопокрытие различных размеров и форм. Сети 6G положат основу для развития активных излучающих поверхностей, таких, как стены, дороги и даже целые здания. Использование таких больших излучающих поверхностей для беспроводной связи будет способствовать развитию архитектуры сетей 6G.

4. Массовая доступность малых данных.

Революция в области обработки данных продолжится в ближайшем будущем и перейдёт от централизованных больших данных к массивам распределённых «малых» данных. Системы 6G должны обеспечивать передачу как больших централизованных данных, так и огромного количества распределённых малых данных, которые потребуются для предоставления новых услуг.

5. Переход от самоорганизующихся сетей (SON) к самоподдерживающимся сетям (Self-Sustaining Networks (SSN).

Сети 6G потребуют смены парадигмы от использования классических технологий SON (когда сеть просто адаптирует свои функции к конкретным состояниям среды) к использованию технологий самоподдерживающихся сетей SSN, которые могут постоянно поддерживать свои ключевые показатели эффективности (KPI) в условиях высокой динамики и различных сценариев использования сетей 6G. Базой для создания сетей SSN являются технологии искусственного интеллекта (ИИ).

6. Конвергенция коммуникаций, вычислений, управления, локализации и зондирования (3CLS).

Существующие системы мобильной связи выполняют одну основную функцию – беспроводная связь. Сети 6G будут одновременно выполнять такие функции, как связь, вычисления, управление, локализация и считывание, что необходимо для таких приложений, как XR, подключённая робототехника и автономные системы (CRAS) и системы распределённого реестра (DLT).

7. Конец эпохи смартфонов.

Смартфоны являются основными устройствами сетей 4G и 5G. Тем не менее в последние годы наблюдается рост числа носимых устройств, чьи функции постепенно вытесняют функции смартфонов. Эта тенденция дополнительно поддерживается такими приложениями, как и XR и BCI. Устройства, связанные с этими приложениями, варьируются от интеллектуальных носимых устройств до интегрированных гарнитур и умных имплантов, чьи сенсоры могут принимать прямые сигналы от органов чувств человека.

8. Расширение внедрения ИИ.

Сочетание сетей 6G и технологий ИИ для улучшения сети 6G также стала неизбежной тенденцией начиная с сетей 5G . «Интеллектуальность» станет неотъемлемой характеристикой сети 6G: речь о так называемым «интеллектуальным подключением». «Интеллектуальное подключение» будет одновременно отвечать двум требованиям: с одной стороны, все связанные подключённые устройства 6G в самой сети являются интеллектуальными, а соответствующие службы – интеллектуальными; с другой стороны, сложная и огромная сеть сама нуждается в интеллектуальном управлении. «Интеллектуальное подключение» будет основной характеристикой, поддерживающей главные три функции сети 6G: глубокое соединение, голографическое соединение и повсеместное соединение.

Второй 6G Wireless Summit 2020 пройдет 17-20 марта в городе Леви, Финляндия.

Зарубежные исследовательские проекты технологий 6G

Финляндия. Одним из первых проектов по исследованию технологий 6G стал проект 6Genesis, образованный в 2022 года на базе Университета Оулу. Кроме самого университета, в проекте участвуют компания Nokia, Центр технических исследований Финляндии VTT, Университет Аалто, Университет прикладных наук Оулу и муниципальное учреждение BusinessOulu, отвечающее за реализацию промышленной политики города Оулу.

Программа исследований 6Genesis рассчитана на воcемь лет, с финансированием в размере 251 миллион евро. Целью программы является исследование технологий беспроводной связи, которые в конечном итоге станут частью сетей 6G.

Китай. В ноябре 2022 года министерство науки и техники КНР заявило о начале разработки технологий 6G. Планируется, что исследования будут проводиться одновременно двумя группами. Первая группа будет состоять из представителей профильных правительственных министерств, ответственных за поддержку исследований и разработок, а также за внедрение технологий 6G в различных отраслях экономики. Вторая группа будет заниматься научно-техническими исследованиями и разработкой технологий 6G, в неё войдут научные институты, телекоммуникационные компании и ученых из 37 китайских университетов.

Южная Корея.Летом 2022 года исследования в области технологий для сетей 6G начала южнокорейская компания Samsung Electronics. Она сформировала специальный исследовательский центр, в который вошли специалисты, участвовавшие в разработке технологий 5G.

Компания LG Electronics заключила с Южнокорейским институтом передовых технологий соглашение о сотрудничестве, в соответствии с которым партнёры намерены проводить научные исследования в области технологий 6G. Эта лаборатория будет запущена в городе Тэджон.

Подготовлено по материалам статьи Е.Е. Девяткина, Г. С. Бочечки, В. О. Тихвинского и А. С. Бородина «6G на старте», опубликованной в первом номере журнала «Электросвязь» за 2020 год.