Новые вызовы 6G вдохновляют на междисциплинарные инновации

Совместно с Keysight

Роджер Николс помнит, как отправил свое первое электронное письмо по беспроводной сети в начале 1990-х годов, сидя в автобусе по дороге на работу. Это было 30 лет назад в сети 1 Гига со скоростью передачи данных примерно в пятнадцать тысяч раз меньше, чем сегодня.

Сейчас Николс отвечает за программу 6G в компании Keysight Technologies. Он видит быстрый рост современного стандарта мобильной беспроводной связи и знает, что предстоит еще долгий путь. По состоянию на июнь 2022 года Глобальная ассоциация поставщиков мобильной связи насчитывала около 500 операторов в 145 странах, которые развернули или планировали развернуть возможности 5G, по сравнению с 412 в конце 2020 года. Omdia и 5G Americas прогнозируют, что к концу 2022 года более В глобальных сетях 5G будет установлено 1,3 миллиарда подключений.

"В последующие десятилетия произошел взрыв в использовании беспроводных соединений для передачи данных", - говорит он. "Системы 5G будут удовлетворять не только растущие требования к скорости, задержке и надежности, но и к гибкости, необходимой для максимально эффективного использования дорогостоящих ресурсов современных сетей: спектра и энергии".

Но 5G — это только текущий этап эволюции мобильных беспроводных сетей. Текущий резкий рост доступности 5G является продолжением движения к передовым беспроводным возможностям, которое началось более четырех десятилетий назад, когда японская компания NTT развернула первую автоматизированную мобильную сеть. И даже несмотря на развертывание текущего поколения беспроводной связи, инженеры и технологи стремятся внедрить эту технологию в следующее поколение, 6G.

Очевидно, что инновационные приложения завтрашнего дня потребуют еще лучшего подключения. Дополненная реальность позволит работникам дополнять свою среду подробной информацией или связывать потребителей через виртуальные миры. Сетевые устройства, которые собирают данные с физических объектов, от самолетов до шин и инфраструктуры, обещают предоставить больше интеллектуальных возможностей для систем управления. Подключенные автомобили будут общаться друг с другом, повышая эффективность вождения и безопасность.

"То, как будет использоваться 6G, пока неизвестно, – говорит Николс. – однако «список вариантов использования 6G варьируется от «5G на стероидах» до того, что звучит как научная фантастика».

Однако для создания инфраструктуры, устройств и программного обеспечения 6G инженерам и исследователям потребуется решить множество проблем. Стремление улучшить мобильную беспроводную связь на порядок сопряжено с проблемами, которые невозможно решить простым обновлением существующей технологии. К ним относятся освоение физики высокочастотных сигналов, управление требованиями к пространству в устройствах для нескольких беспроводных чипов и оборудования, а также разработка программного обеспечения, необходимого для автоматизации управления распределенными и программируемыми сетями.

Грядущие системы 6G добавят дополнительный несмежный спектр к и без того сложной карте спектра. Они также принесут более сложные активные антенные системы, более глубокую интеграцию в сети с использованием других технологий радиодоступа (таких как WLAN, Bluetooth, UWB и спутник) и совместные технологии обнаружения и связи. Интеграция всего этого в одно устройство, такое как смартфон, потребует огромного и сложного разнообразия технологий радиоприемопередатчиков. Для этого потребуются очень творческие разработки в области электротехники и компьютерной техники, а также передовые промышленные технологии и управление питанием.

Вычислительная мощность и хранение данных будут становиться все более важными задачами для новых программируемых и высокоскоростных коммуникационных сетей. Чтобы приспособиться к экспоненциально растущему количеству устройств, которым необходим доступ к сети 6G, новые чипы должны будут обрабатывать сигналы быстрее, что требует большей мощности и более быстрой памяти. Управление датчиками, необходимыми для создания подробных цифровых двойников — моделирования, основанного на сборе реальных данных, — также требует значительно большей вычислительной мощности и быстрой памяти...