Cu fiecare generație de tehnologie de comunicații, accentul se pune pe altceva. Epocile 2G și 3G s-au concentrat pe comunicarea de la om la om prin voce și text. 4G a anunțat o schimbare fundamentală către consumul masiv de date, în timp ce era 5G și-a îndreptat atenția asupra conectării internetului obiectelor (IoT) și a sistemelor de automatizare industrială.
În era 6G, lumea digitală, fizică și umană se vor fuziona perfect pentru a declanșa experiențe extrasenzoriale. Sistemele inteligente de cunoștințe vor fi combinate cu capacități de calcul robuste pentru a face oamenii mai eficienți la nesfârșit și pentru a redefini modul în care trăim, lucrăm și avem grijă de planetă. Chiar dacă există încă multe inovații în 5G odată cu lansarea 5G-Advanced a noilor standarde, Nokia Bell Labs a început deja munca de cercetare asupra 6G pentru a-l face disponibil comercial până în 2030.
„Rolul rețelelor de generație următoare este unificarea experienței noastre în lumea fizică, digitală și umană”
„Așa cum aplicațiile de astăzi sunt construite pe baza multimedia, ne imaginăm că aplicațiile viitoare vor folosi lumi digitale ca schelet. Lumile gemene digitale dinamice ar fi reprezentări precise, de înaltă rezoluție ale lumii fizice și/sau reprezentări ale lumii virtuale”
spune Harish Viswanathan, șeful departamentului de cercetare sisteme radio la Nokia Bell Labs.
Efectiv, fiecare îmbunătățire a conectivității la rețea pe care 5G o va aduce utilizatorului final va fi perfecționată și mai mult cu 6G. Fie că este vorba de orașe inteligente, ferme sau fabrici și robotică, 6G îl va duce la următorul nivel. O mare parte din acestea vor fi facilitate de 5G-Advanced, următoarele îmbunătățiri standard pentru 5G. Vine cu o eficiență îmbunătățită și capabilități extinse și o experiență îmbunătățită a utilizatorului.
Privind în trecut, este clar că fiecare generație optimizează cazurile de utilizare ale generației anterioare și introduce altele noi. Acesta va fi în continuare cazul. 6G se va construi peste 5G în ceea ce privește multe dintre aspectele tehnologice și ale cazurilor de utilizare, stimulând adoptarea lor la scară largă prin optimizare și reducerea costurilor. În același timp, 6G va permite noi cazuri de utilizare.
Vom conecta lumea fizică la propria noastră lume umană, datorită implementării la scară masivă a senzorilor și a inteligenței artificiale și a învățării automate (AI/ML) cu modele gemene digitale și actualizări sincrone în timp real. Aceste modele de gemeni digitali sunt cruciale pentru că ne permit să analizăm ceea ce se întâmplă în lumea fizică, să simulăm posibile rezultate, să anticipăm nevoile și apoi să luăm acțiuni productive înapoi în lumea fizică.
Modelele gemene digitale sunt deja folosite cu 5G. Cu 6G, ne putem aștepta ca aceste tehnologii să funcționeze la o scară mult mai mare. Gemenii digitali se vor găsi nu numai în fabrici, ci și în rețelele extinse de orașe și chiar gemenii digitali ai oamenilor, ceea ce va avea un impact major asupra arhitecturii rețelei.
În timp ce smartphone-ul va rămâne un dispozitiv cheie în era 6G, noile interfețe om-mașină vor face mai convenabil consumarea și controlul informațiilor. Tastarea pe ecranul tactil va fi înlocuită treptat de control gestual și vocal. Dispozitivele vor veni încorporate în îmbrăcăminte și chiar se vor transforma în pete de piele. Asistența medicală va beneficia din plin de această tehnologie, deoarece dispozitivele portabile facilitează monitorizarea 24/7 a parametrilor vitali.
Maturizarea AI și a viziunii artificiale și capacitatea lor de a recunoaște oameni și obiecte vor transforma camerele wireless în senzori universali. Radioul și alte modalități de detectare, cum ar fi acustica, vor aduna informații despre mediu. Banii și cheile digitale ar putea deveni normalitate. S-ar putea chiar să începem să ne bazăm pe senzorii creierului pentru a acționa mașinile.
6G va promova, de asemenea, sustenabilitatea într-o varietate de moduri. Permițând o conectivitate mai rapidă și mai redusă cu cost pe bit, ar putea suporta colectarea de date și controlul în buclă închisă a numeroase aparate. Datele pot fi analizate folosind instrumente sofisticate pentru a îmbunătăți eficiența energetică în industrii. Teleprezența multi-senzorială avansată, care este creată cu rate de date foarte mari, va reduce nevoia de călătorie prin introducerea teleprezenței în realitate mixtă multimodală și a colaborării la distanță.
6G va fi semnificativ mai eficient din punct de vedere energetic, dezactivând componentele și reducând capacitatea atunci când cererea este mai mică. Eficiența energetică va fi un criteriu major de proiectare în 6G, împreună cu alte valori, cum ar fi capacitatea, rata maximă de date, latența și fiabilitatea.
Rețeaua 6G
6G va cere o schimbare în modul în care sunt proiectate rețelele de comunicații. Mai multe cerințe cheie trebuie reconciliate: deservirea traficului în creștere masivă și a numărului exploziv de dispozitive și piețe, realizând în același timp cele mai înalte standarde posibile în ceea ce privește performanța, eficiența energetică și securitatea puternică, permițând creșterea durabilă într-un mod de încredere.
„Am identificat vectori de cercetare care vor cauza perturbări pentru 6G, dar fiecare dintre aceste zone va avea deja precursori timpurii în 5G-Advanced și vor exista evoluții importante pe care le putem folosi în ceea ce privește frecvențele de rețea”
spune Peter. Vetter, președintele Bell Labs Core Research, Nokia
5G-Advanced este o piatră importantă pentru unele dintre capabilitățile pe care dorim să le activăm la o scară mai mare în 6G. În următoarea jumătate de deceniu, se va dezvolta în continuare 5G la cele mai bune capacități. În era 5G-Advanced, modul în care sunt proiectate și implementate rețelele va necesita un nou nivel de inteligență, unul care poate fi gestionat într-o rețea dezagregată și alimentat de AI și automatizare în buclă închisă pentru a face față creșterii traficului. Evoluția către 5G-Advanced va necesita, de asemenea, suport optim pentru aplicațiile critice de rețea, fie prin intermediul furnizorilor de servicii de comunicații (CSP) sau a rețelelor private wireless de calitate industrială.
Potrivit Nokia Bell Labs, există șase domenii tehnologice care vor caracteriza 6G
Inteligența Artificială și Machine Learning
Tehnicile AI/ML, în special învățarea profundă, au avansat rapid în ultimul deceniu și au fost deja implementate în mai multe domenii care implică clasificarea imaginilor și viziunea computerizată, de la rețelele sociale până la securitate. 5G va dezlănțui adevăratul potențial al acestor tehnologii, iar odată cu abordările din 5G-Advanced, AI/ML va fi introdus în multe părți ale rețelei la multe straturi și în multe funcții. De la optimizarea formării fasciculului în stratul radio până la programarea la locul celulei cu rețele de auto-optimizare, toate folosind AI/ML pentru a obține performanțe mai bune la complexitate mai mică.
În 6G, Nokia Bell Labs se așteaptă ca AI/ML să treacă de la o îmbunătățire la o bază prin adoptarea unei abordări curate, în care eliminăm complexitatea și lăsăm AI/ML să descopere cum să comunice cel mai bine între două puncte finale.
Spectru radio
Spectrul este un element esențial în furnizarea conectivității radio. Fiecare nouă generație mobilă necesită un nou spectru pionier, care să ajute la exploatarea pe deplin a beneficiilor unei noi tehnologii. Refacerea spectrului de comunicații mobile existent de la tehnologia moștenită la noua generație va deveni, de asemenea, esențială. Noile blocuri de spectru pionier pentru 6G sunt de așteptat să fie la benzile medii 7 – 20 GHz pentru celulele urbane exterioare, permițând o capacitate mai mare prin MIMO extrem, benzi joase 460 – 694 MHz pentru acoperire extremă și sub-THz pentru rate de date de vârf care depășesc 100 Gbps .
În timp ce 5G-Advanced va extinde 5G dincolo de comunicarea de date și va îmbunătăți substanțial precizia de poziționare la nivel de centimetru, în special pentru instalațiile interioare și subterane unde semnalele satelitului nu sunt disponibile, 6G va duce localizarea la următorul nivel, profitând de spectrul larg și de noul spectru, ce variază până la teraherți.
O rețea ce poate ”simți”
Cel mai notabil aspect al 6G ar fi capacitatea sa de a percepe mediul, oamenii și obiectele. Rețeaua devine o sursă de informații situaționale, adunând semnale care se îndreaptă asupra obiectelor și determinând tipul și forma, locația relativă, viteza și poate chiar proprietățile materialelor. Un astfel de mod de detectare poate ajuta la crearea unei „oglinzi” sau a unui geamăn digital al lumii fizice în combinație cu alte modalități de detectare, extinzându-ne astfel simțurile în fiecare punct pe care îl atinge rețeaua. Combinarea acestor informații cu AI/ML va oferi noi perspective din lumea fizică, făcând rețeaua mai cognitivă.
Conectivitate extremă
Serviciul Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) care a început cu 5G va fi rafinat și îmbunătățit în 6G pentru a satisface cerințele extreme de conectivitate, inclusiv o latență sub-milisecundă. Fiabilitatea rețelei ar putea fi amplificată prin transmisie simultană, salturi wireless multiple, conexiuni de la dispozitiv la dispozitiv și AI/ML. Banda largă mobilă îmbunătățită, combinată cu o latență mai mică și o fiabilitate îmbunătățită, vor îmbunătăți experiența comunicațiilor video în timp real, experiențe holografice sau chiar modele digitale gemene actualizate în timp real prin implementarea senzorilor video.
În era 6G, ne putem aștepta la cazuri de utilizare cu rețele care au cerințe specifice în subrețele, creând rețele de rețele cu rețele ca punct final. Rețelele de zonă de mașini, cum ar fi o rețea de zonă pentru mașini sau o rețea de zonă pentru caroserie, pot avea sute de senzori pe o suprafață mai mică de 100 de metri. Acești senzori vor trebui să comunice în decurs de 100 de microsecunde cu o fiabilitate extrem de ridicată pentru funcționarea sistemului respectiv de mașină. Realizarea rețelelor din mașini sau roboți cu adevărat wireless va deschide o nouă eră pentru proiectanții acelor dispozitive, deoarece aceștia nu ar mai fi nevoiți să instaleze sisteme de cablu lungi și voluminoase.
O nouă arhitectură de rețea
5G este primul sistem conceput pentru a funcționa în mediul de întreprindere/industrial, înlocuind conectivitatea prin cablu. Pe măsură ce cererea și presiunea asupra rețelei cresc, industriile vor avea nevoie de arhitecturi și mai avansate care pot sprijini o flexibilitate și specializare sporite.
5G introduce arhitectura bazată pe servicii în implementările de bază și cloud native, care vor fi extinse la părți ale RAN, iar rețeaua va fi implementată în medii cloud eterogene, care implică o combinație de cloud private, publice și hibride. În plus, pe măsură ce nucleul devine mai distribuit și straturile superioare ale RAN devin mai centralizate, vor exista oportunități de reducere a costurilor prin convergerea funcțiilor. Noile soluții de orchestrare a rețelelor și a serviciilor care exploatează progresele în AI/ML vor avea ca rezultat un nivel fără precedent de automatizare a rețelei, care va reduce costurile de operare.
Securitate și încredere
Rețelele de toate tipurile devin din ce în ce mai mult ținta atacurilor cibernetice. Natura dinamică a amenințărilor face imperativă implementarea unor mecanisme de securitate solide. Rețelele 6G vor fi proiectate pentru a proteja împotriva amenințărilor precum bruiaj. Problemele de confidențialitate vor trebui luate în considerare atunci când sunt create noi lumi de realitate mixtă care combină reprezentări digitale ale obiectelor reale și virtuale.
Migrarea către Industrie 5.0
În ultimele decenii, o serie de îmbunătățiri tehnologice au alimentat ascensiunea fabricilor inteligente. Cu toate acestea, conectivitatea a rămas o problemă majoră. 5G a dat startul celei de-a patra revoluții industriale cu o serie de tehnologii moderne. Migrarea către Industria 5.0 va primi un impuls suplimentar odată cu adoptarea pe scară largă a 6G.
Co-proiectarea comunicației și controlului va permite costuri mai mici și o rată de date mai mare și va crește numărul de cazuri de utilizare. Rețeaua 6G ca senzor va permite comunicarea, detectarea și localizarea în comun, care vor răspunde nevoilor industriilor cu un singur sistem, reducând astfel costurile.
Noile dispozitive cu energie zero sau fără baterie ar putea fi activate în 6G folosind comunicații cu backscatter, care vor permite o scalare masivă a colectării de date pentru analiză și control în buclă închisă. Se va folosi pe scară largă roiuri de roboți mobili și drone în diverse verticale, cum ar fi ospitalitatea, spitalele, depozitele și livrarea de pachete.
Trecerea la 6G
Lansarea 5G și, ulterior, 5G-Advanced nu ar fi putut veni într-un moment mai bun, când resursele globale sunt întinse la maxim. Tehnologia comunicațiilor va juca un rol esențial în creșterea productivității și va ajuta la urmărirea unor politici ecologice cuprinzătoare. 6G se va baza în continuare pe succesele 5G prin consolidarea bunăstării umane și dezvăluind noi posibilități pe care încă nu le putem defini sau imagina.
Nokia duce 6G mai departe
Nokia se așteaptă ca sistemele 6G să fie lansate comercial până în 2030, urmând ciclul tipic de 10 ani între generații. Faza 1 de standardizare va începe probabil din 2026, ca parte a 3GPP Versiunea 20.
Între timp, 5G va fi îmbunătățit de 5G-Advanced, care va fi un accent cheie pentru 3GPP în versiunea 18 și va alimenta rețelele comerciale începând cu 2025, cu mult înainte ca 6G să sosească la sfârșitul deceniului.
Având la bază cercetări de renume mondial de la Nokia Bell Labs, Nokia a fost precursor în definirea tehnologiilor fundamentale pentru era 5G și nu numai. Pentru ca 6G să devină realitate înainte de 2030, Nokia conduce Hexa-X, inițiativa emblematică a Comisiei Europene 6G pentru cercetarea următoarei generații de rețele wireless. Pe lângă multiplele proiecte de cercetare 6G de pe tot globul, Nokia este, de asemenea, membru fondator al Next G Alliance, o inițiativă de promovare a liderului în domeniul tehnologiei mobile din America de Nord și RINGS, o inițiativă condusă de NSF în SUA, care va accelera cercetarea în domenii cu un impact potențial semnificativ asupra rețelelor și sistemelor de calcul Next-Generation (NextG).
