Möödunud 2019. aastat võib nimetada "5G aastaks". Aprillis avaldas mobiilside spetsifikatsioone arendav 3GPP konsortsium oma 15. järgmise põlvkonna standardite väljalaske ning võrgud hakkasid levima kogu maailmas. 5G parameetrite täpsustamine on endiselt pooleli ning väljalasked 16 ja 17 peaksid ilmuma aastatel 2020-2021, mis täiendavad 5G kirjeldust, viies selle tingimuslikule tasemele "5 ++". Vahepeal on võistlus järgmise põlvkonna 6G juurde juba alanud.
2019. aasta märtsis toimus Oulu Soome ülikoolis 6G lipulaeva konsortsiumi esimene kohtumine. Ülikool, mis on Nokia peamine teadus- ja arendustegevuse baas, on juhtinud tööd järgmise põlvkonna võrkudes. Ja novembris käivitas Hiina valitsus ametlikult 6G tehnoloogia arendamise. Kõik suuremad telekommunikatsiooniseadmete tootjad on nendega juba ühinenud ja järgmine 6G lipulaeva koosolek peaks toimuma märtsis 2020.
“5G väljaandmist võib pidada 15. versioonil üldiselt suletuks,” rääkis Skoltechi juhtiva teadus- ja arenduskeskuse juht Vitali Shub, kes on otseselt seotud uue põlvkonna kommunikatsiooni tööga. - Spetsifikatsioonid on kindlaks määratud, tehnoloogiad on loodud, seadmete tööstuslik tootmine on käimas. Hiina tehased toodavad umbes sada tuhat tugijaama kuus. On aeg mõelda, milline 6G ühendus välja näeb.
Igavene tsükkel
Telekommunikatsiooni infrastruktuur kasutab kahte põhimõtteliselt erinevat tüüpi võrku. Fikseeritud ressursiga võrgud - näiteks juhtmega ühendus vask-, koaksiaal- või kiudoptilise kaabli kaudu - ühendavad abonendi otse operaatori pordiga, mis tagab selle kanali teatud ribalaiuse. Spetsiaalne ühendus on mõeldud kasutajale isiklikult, näiteks veetoru, mis on ühendatud maja kraaniga.
Seevastu kärgvõrgud on oma olemuselt jagatavad võrgud. Nende spetsifikatsioon tagab teatud edastuskiiruse abonentide üldkogumist ja tagasi ainult nende ja tugijaama vahel. Lõplik andmevahetuskiirus sõltub siiski ühendatud abonentide arvust, võrgu läbilaskevõimest ja muudest teguritest. „Tegelikult on kuni 4. põlvkonna mobiilside ainulaadne ettevõte, mis suudab pakkuda teenust ilma selle kvaliteeditagatisteta,“ütleb Vitaly Shub. "Pealegi pole selles midagi teha: selline funktsioon tuleneb võrgu väga" füüsikast ", selle ressursi piiratud ressurssidest, mida jagavad kõik kasutajad."
Reklaamvideo:
Selle tulemusel läbib iga järgmine kärgside põlvkond samad iseloomulikud etapid. Esimest korda pärast uue tehnoloogia ilmumist pole sellises võrgus abonente liiga palju ja neile pakutavad kiirused on tõesti suured. Siis aga hakkab võrk täituma ning kasutajaid ja nõudlikke rakendusi on üha rohkem. Selle tulemusel kiirus langeb ja on vaja kasutusele võtta uued tehnoloogiad ja uue põlvkonna kommunikatsioon. Praktika näitab, et selline muutus võtab umbes 10–12 aastat.
“Äri areneb saekaarel: võrkude järkjärguline küllastumine lõpeb järgmise põlvkonna kommunikatsiooni ilmumisega, mis vähendab seda koormust,” selgitab Vitaly Shub. - Esiteks on pakkumine olemas, see loob nõudluse uute võimaluste järele. Kuid siis kõik muutub: tärkav nõudlus nõuab selle rahuldamiseks uut pakkumist, uusi tehnoloogiaid. Mobiilsideoperaatorid on lihtsalt sunnitud võrku pidevalt laiendama ja selle omadusi parandama."
Ajavahemikus viies ja kuues
Iga järgmise kärgside generatsiooni saab seostada üleminekuga signaali kodeerimise uutele, keerukamatele ja keerukamatele põhimõtetele. Esimene neist kasutatud sagedusjaotusega multipleksimissüsteemidest (FDMA), lihtsaim lähenemisviis, kus juurdepääs ühisele kanalile jagatakse kasutajate vahel, eraldades neile ajutiselt konkreetsed sagedused. Järgmisena muutusid TDMA tehnoloogiad laialdaseks, võimaldades mitmel abonendil kasutada sama kanalit, jagades seda lühikese ajavahemiku järel.
Seejärel tutvustati koodijagamist mitmekordset juurdepääsu (CDMA ja WCDMA), mis pakub lisavõimalusi sageduste paralleelseks kasutamiseks. Sel juhul moduleeritakse signaali spetsiaalse kodeerimisjärjestusega, iga abonendi jaoks eraldi. Tugijaama antenn edastab takerdunud müralaadset signaali, kuid iga lõppsaaja, teades oma koodi, suudab sellest vajaliku osa eraldada.
Seejärel viidi sisse ortogonaalne kandja mitmekordne juurdepääs (OFDMA), milles iga kandesagedus jaguneb omakorda mitmeks alamkandjaks, mida moduleeritakse üksteisest sõltumatult. Täna läheneb see lähenemine oma teoreetilisele piirile. "Iga tehnoloogia jaoks on spektraalne efektiivsus piiratud, see tähendab bittide arvu sekundis, mida raadiosagedusel 1 Hz suudab edastada," selgitab Vitaly Shub. - Viies põlvkond läheneb 30-50 bitile / sHz, kasutades peaaegu täielikult matemaatilise kodeerimise aparatuuri võimalusi. See annab tohutu ribalaiuse: lisage ülikõva lairiba ribalaius ja saate numbreid 100 Mbps kuni 1 Gbps ja mõnel juhul isegi 20 Gbps."
Eeldatavasti ulatub 6G-side juba vahemikku 100 Gbps kuni 1 Tbps ja võrgu reageerimise kiirus - vähem kui millisekund. Täpsed nõuded standardile pole veel sõnastatud, kuid eeldatakse, et need on numbrid, mida on vaja mehitamata sõidukite, keeruka tehisintellekti ja virtuaalreaalsuse süsteemide, robotitööstuse ja logistika tööks. Soovitud näitajate saavutamiseks on vaja kasutada uusi sagedusi, uut matemaatikat ja isegi füüsikat.
Uued kiirused
Andmekiirust määravad ribalaius ja spektraalne efektiivsus ning 6G jaoks tehakse tööd mõlemas suunas. Niisiis, kandjalaiuse suurendamiseks on vaja kasutada uut vahemikku, mis pole veel suhtluseks saadaval, liikudes veelgi lühema laine raadiolainetele - sagedusega kuni 100 GHz ja veelgi kõrgemale, terahertsides, submillimeetri piirkonnas (300 GHz - 3 THz), mis jääb praktiliselt hõivamata ja võimaldab teil kasutada laia töövahemikku.
Kuni viimase ajani olid teraherts-saatjad ja -vastuvõtjad sama keerukad ja tülikad kui varased arvutid. Sellised paigaldised on leidnud laialdast kasutamist alles viimastel aastatel - näiteks lõhkematerjalide otsimisel pagasi uurimisel, meditsiinis ja materjaliteaduses. Kuuenda kommunikatsiooni põlvkonna jaoks peaksid terahertsiseadmed olema veelgi miniatuursemad ja energiatõhusamad. Ja lisaks sellele laiale kanalile peaksid ilmnema uued signaalide kodeerimise tehnoloogiad, mis suurendavad selle spektritõhusust. Selle töö üheks võtmevaldkonnaks on saanud "optilised keerised", millega tegelevad aktiivselt Skolkovo arendajad. “Kerget lainet võib ette kujutada korgitserina või spiraalina,” selgitab Vitaly Shub. - Selle spiraali samm võib olla ebaühtlane, pealegi saab seda juhtida. Olles õppinud selliseid laine ebakorrapärasusi moduleerima,saame täiendava viisi signaali kodeerimiseks. " Sellised tehnoloogiad liiguvad hüppeliselt edasi ja 2018. aastal alandasid Austraalia teadlased süsteemi, mis võimaldab nurk orbitaalmomendi (OAM) moduleerida mikrokiibi suuruseks, täiesti sobilik kasutamiseks tasku vidinas. Mõnede hinnangute kohaselt suurendab OAM-kodeerimise kasutamine spektri efektiivsust vähemalt viis korda. “Teoreetilisi piire pole siin veel paika pandud, kuna pole veel selge, kui palju me suudame varieeruda ja“tala sammu”juhtida,” lisab Vitaly Shub. "Võimalik, et kasv on kümme või sada korda."ja 2018. aastal vähendasid Austraalia teadlased süsteemi orbitaalse nurkkiiruse (OAM) moduleerimiseks mikrokiibi suurusele, mis on üsna sobiv kasutamiseks taskuvidinas. Mõnede hinnangute kohaselt suurendab OAM-kodeerimise kasutamine spektri efektiivsust vähemalt viis korda. "Teoreetilisi piire pole siin veel paika pandud, kuna pole veel selge, kui palju me suudame varieeruda ja" tala sammu kontrollida "," lisab Vitaly Shub. "Võimalik, et kasv on kümme või sada korda."ja 2018. aastal vähendasid Austraalia teadlased süsteemi orbitaalse nurkkiiruse (OAM) moduleerimiseks mikrokiibi suurusele, mis on üsna sobiv kasutamiseks taskuvidinas. Mõnede hinnangute kohaselt suurendab OAM-kodeerimise kasutamine spektri efektiivsust vähemalt viis korda. "Teoreetilisi piire pole siin veel paika pandud, kuna pole veel selge, kui palju me suudame varieeruda ja" tala sammu kontrollida "," lisab Vitaly Shub. "Võimalik, et kasv on kümme või sada korda suurem."Võimalik, et kasv on kümme või sada korda."Võimalik, et kasv on kümme või sada korda."
Registreeri reaktsioonid
Vajadus viia 6G võrkude reageerimisaeg submillisekundi tasemele põhjustab täiesti erinevaid probleeme. Vitali Shubi sõnul nõuab see globaalseid muudatusi võrgu topoloogias. Fakt on see, et viimastel aastatel on nad arenenud keskendudes "pilve" andmete salvestamisele. Meie failid, muusika, fotod võivad füüsiliselt asuda ükskõik kus, USA, Austraalia või Taani serveris. Kuni neile juurdepääsemisel on kitsaskoht traadita ühenduse kiirus, pole sellel suurt tähtsust. 5G-side on aga juba piisavalt kiire ja isegi kõige võimsama traadiga kanalist mobiilsideoperaatori ja serveri vahel ei piisa: salvestusruum tuleb teisaldada abonendile lähemale. "Kõik on hakanud normaliseeruma," ütleb Vitaly Shub. "Mis liikus ühes ja kolmandas ja neljandas põlvkonnas, pöördub tagasi."See lähenemisviis kehastab mobiilse servaarvutuse (MEC) kontseptsiooni: pakettkommutatsioonikeskused, mis akumuleerivad kasutajate jaoks kõige nõutavamaid andmeid neile juurdepääsu kiirendamiseks, liiguvad adressaadile võimalikult lähedale ning nutitarkvara kohandab pidevalt sisu ja sisu jaotust sõltuvalt abonendi vajadustest. … Kõrge mitmetasandilise hierarhia asemel muutub võrk peaaegu “tasaseks” ja selle peiteaeg langeb dramaatiliselt.mitmetasandilise hierarhia korral muutub võrk peaaegu "tasaseks" ja selle sees peidetav aeg lüheneb järsult.mitmetasandilise hierarhia korral muutub võrk peaaegu "tasaseks" ja selle sees peidetav aeg lüheneb järsult.
MECi rakendamine seisab silmitsi paljude uute ja lahendamata tehniliste väljakutsetega. Eelkõige on vaja signaalipakettide kommuteerimissüsteemide ja andmesalvestusseadmete veelgi suuremat miniaturiseerimist, nende läbilaskevõime suurenemist ja energiatarbimise vähenemist. Vahepeal teeb 6G ainult esimesi raskeid samme, oodates aega, millal eelmine põlvkond läheneb "küllastusastmele" Tõenäoliselt juhtub see umbes aastail 2025-2027, kui uute abonentide ja rakenduste taotlused saavad selgeks. Alles siis sõnastatakse järgmiste kommunikatsioonistandardite erinõuded.
Poliitiline põlvkond
Selle valdkonna peamised tegijad on juba kindlaks tehtud - peale Nokia ja hiina Huawei on need Samsungi ja Ericssoni ettevõtted. Eeldatakse, et umbes 2028-2030 arendavad nad välja 6G põhiparameetrid ja 3GPP konsortsium annab välja veel ühe väljaande, milles kirjeldatakse järgmise põlvkonna põhistandardeid. Kõik on aga võimeline kulgema teise, ootamatu stsenaariumi järgi. "Võib eeldada, et kuuendast põlvkonnast saab kõige politiseeritum," ütleb Vitaly Shub. "Läänlaste katsed Hiinat" ohjeldada "on ilmsed juba 5G etapis ja need võivad jätkuda, hävitades kogu rahvusvahelise koostöö keeruka süsteemi." Tegelikult kuulub Hiina Huaweile peaaegu kolmandik 5G patendikogumist - olukord, mis kuuenda põlvkonnaga tõenäoliselt halveneb. Lisaks juba vastu võetud riigiprogrammile 6G arendamiseksHiina Rahvavabariik saab tugineda siseressurssidele, millele pole mujal maailmas juurdepääsu, oma tohutul turul ja "suurandmete" kolossaalsetes kogustes. “Kogu kaasaegne majandus on loomakasvatus,” lisab Vitaly Shub.
Sellise majanduse raames säilitab Venemaa siiski oma väikese unikaalse niši. Meie arendajad osalevad aktiivselt füüsilise ja tehnoloogilise aluse loomisel, millest lähtuvad nii patendid kui ka 3GPP-standardid. "Need on uued materjalid, uus matemaatika, uued põhimõtted - õudusunenägu hõlmav töö mahult," võtab Vitaly Shub kokku. "Võib vaid loota, et suudame täita tavalise 10-aastase rakendustsükli."
Rooma Kalamees
