Itt az ideje, hogy átgondoljuk azokat a jelenlegi kutatási és gazdasági trendeket, amelyekkel foglalkozni kell a 6G sikeréhez.
A sejtgeneráció tipikus fejlődési ciklusa 10 év. A 2030-ra tervezett 6G technológia első bevezetésével nagyjából a fejlesztési ciklus felénél járunk, mivel 2024 véget ér, és 2025 kezdődik. Bár még két-három évbe telik, mire elkészül a 6G első 3GPP-szabványa, ez jó alkalom arra, hogy átgondoljuk azokat a jelenlegi kutatási és gazdasági trendeket, amelyekkel foglalkozni kell a 6G sikeres bevezetéséhez.
6G üzleti trendek
A 6G esetében a jelenlegi gazdasági helyzet figyelembevétele egyértelműbbé teszi azt, hogy egyes technológiák és alkalmazások miért kapnak elsőbbséget másokkal szemben. Az elmúlt négy évben globális világjárvány, több háború, megszakadt ellátási lánc és állandóan fennálló recesszió veszélye volt. A gazdasági bizonytalanság az 5G infrastruktúrába való nagy beruházásokkal párosulva pénzügyileg konzervatív légkört teremtett a 6G fejlesztéshez.
A cellás iparág a növekedési piaci modellről a jövedelmezőségi modellre való elmozdulást tapasztal. A fogyasztói mobil-előfizetések száma a maximum felé halad (1. ábra) . A fogyasztók hosszabb ideig tartják meg készülékeiket.
Ez a két piaci erő együttesen arra kényszeríti az információs és kommunikációs technológiai (IKT) iparágat, hogy értékelje az új üzleti modelleket (például a hálózat tetején futó alkalmazásprogramozási interfészek létrehozásának koncepcióját ). Ezzel egyidejűleg a hálózatokat a lehető leghatékonyabbá kell tenni az üzemeltetési költségek csökkentése érdekében.
Az 5G bitenként kevesebb energiát használ, mint a 4G, de a jelenleg továbbított bitek száma exponenciálisan magasabb, mint 10 évvel ezelőtt. Az 5G-ben energiacsökkentési technikákat használnak , és a 6G-nek lehetősége van arra, hogy ezeket natívan alkalmazza, és más fejlesztéseket hajtson végre. Ez olcsóbbá teszi a 6G hálózatok hosszú távú üzemeltetését, miközben teljesíti a globális Net Zero és fenntarthatósági célokat.
Még ha mérséklődik is a távközlési vállalatok új infrastruktúrájába való befektetés iránti vágy, továbbra is egyértelműen szükség van a 6G-re. A mobilszolgáltatások iránti kereslet folyamatosan növekszik, és ezeket az igényeket a meglévő technológiával önmagában nem lehet kielégíteni. Az 5G tanulságai a 6G-t is segítik, például, hogy nincs több felosztási lehetőség, és kihagyjuk a nem különállót, és egyenesen önállóra váltunk.
Ezzel párhuzamosan az AI és a kvantum-számítástechnika érlelődik. Mindkét technológia fenyegetést jelent a jelenlegi cellás technológia biztonságára nézve. A mesterséges intelligencia egyben egyszeri lehetőséget kínál az innovációra.
Mindezt szem előtt tartva valószínűnek tűnik, hogy a 6G technológiai fejlődés lesz, kihasználva az infrastruktúra és a protokollcsomag 5G-ben megkezdett hatalmas fejlesztéseit. És ahogy ez az alaptechnológia fejlődik, alapjául szolgálhat a mobiltechnológia alkalmazásai és használati esetei forradalmasításához.
Technológiai trendek: A Massive MIMO-tól az O-RAN-ig
A 6G középpontjában a spektrum kiterjesztése áll (2. ábra) . Új spektrumra van szükség a kapacitás növeléséhez, és a 6G számára a legígéretesebb sávok a 7 és 24 GHz (vagy „FR3” vagy a felső-középsáv) közöttiek. A 7–15 GHz-es sáv előnyösebb terjedési jellemzőkkel rendelkezik – ez az a spektrum, amelyet az IKT-ipar arra törekszik, hogy az engedélyezett cellás átvitelre különítse el. Ebben a spektrumban számos inkumbens szolgáltató létezik, és a szabályozási kihívásokat kezelni kell.
A spektrum megosztása egy javasolt mód e kihívások némelyikének enyhítésére, de a spektrum megosztása a múltban nem volt ideális. A mesterséges intelligencia fejlődésével, amely egyedülállóan alkalmas összetett rendszerek, például vezeték nélküli hálózatok optimalizálására, a 6G spektrummegosztásának új megoldásai ígéretesek.
A MIMO fejlesztései a 15. kiadás óta minden 3GPP-kiadásban jelentős szerepet játszottak, és ez a tendencia folytatódni fog. A kissé magasabb sávokba való átállás lehetővé teszi a hatalmas MIMO fejlődését a kisebb antennaméreteknek köszönhetően. Az a képesség, hogy több antennaelemet adjunk a MIMO-rendszerekhez anélkül, hogy azok méretét drámaian megnövelnénk, a spektrális hatékonyság egy másik módja.
A hálózatok szétbontottabbá, nyitottabbá és szoftveresen meghatározottabbá tételére irányuló tendencia várhatóan a 6G-ben is folytatódik. Míg az O-RAN eddig halvány sikereket ért el, távolról sem kudarcot vallott. A jelenlegi geopolitikai feszültségek mellett az O-RAN az Egyesült Államok közpolitikai prioritása. Ez a nyomás további beruházásokat és fejlesztéseket tesz lehetővé a nyílt RAN architektúrák számára.
Egy másik ok, amiért az O-RAN felé való elmozdulás fontos, az az, hogy lehetővé teszi az innovációt. A RAN intelligens vezérlőben (RIC) futtatható alkalmazások fejlesztésének lehetősége például lehetőséget ad a mérnököknek, hogy hozzájáruljanak a 3GPP-n kívüli halomhoz, ami értékes kisvállalatok és tudományos kutatók számára, akiknek nincs erőforrásuk a részvételhez. a szabványokban.
Nem földi hálózatok
A 6G azt reméli, hogy számos alkalmazással foglalkozik, de kettő jelentős vonzerővel rendelkezik az iparágon belül: a nem földfelszíni hálózatok (NTN) és a közös kommunikáció és érzékelés (JCAS, vagy integrált érzékelés és kommunikáció, ISAC).
A műholdak használata az összeköttetés biztosítására ígéretes módja annak, hogy olyan mértékű globális lefedettséget biztosítsunk, amelyre régóta vágytak, de nem praktikus. A műhold megépítésének és felbocsátásának ára jelentősen csökkent az elmúlt öt évben. De hogy az üzleti ügynek lesz-e hosszú távú sikere, az még nem látható. A 3GPP-ben erőfeszítéseket tesznek a hullámformák szabványosítására és a mobilitás kezelésének módjaira.
Új csatornamodellek is készülnek, amelyek figyelembe veszik az űrből érkező jelek 3D-s csatornáját. Az új csatornamodellek az érzékelő alkalmazások számára is fontosak, mivel figyelembe veszik a visszaszórást és az érzékelési hullámformák jellemzőit, mint például a radar.
Az a képesség, hogy a kommunikációs csatornán keresztül információkat szerezzünk a fizikai világról, olyan alkalmazásokban segíthet, mint az autonóm vezetés, a gyártás és a gesztusfelismerés. Hogy a JCAS-t végül hogyan fogják használni, az még nem látható, de a vezeték nélküli hálózatok érzékelési képességeinek hozzáadása a hálózatok értékének növelésének egyik módja.
Az AI mindenütt jelenléte
A 6G technológiát használó összes technikai fejlődés mögött az AI áll . Amint már említettük, képes optimalizálni az összetett vezeték nélküli hálózatokat oly módon, ahogyan ez embereknél nem lehetséges. Folyamatban van a kutatás arra vonatkozóan, hogy a mesterséges intelligencia hogyan használható mindenre az energiahatékonyság javításától a hullámforma-felismerésen át a csatornaállapot-információ (CSI) fejlesztéséig. A 3GPP aktívan dolgozik egy olyan keretrendszer kialakításán, amely lehetővé teszi a mesterséges intelligencia beillesztését a mobil szabványokba, de számos kihívás továbbra is fennáll.
A mesterséges intelligencia egyes területeken már használatos, de az AI számos lehetséges felhasználási esete további kutatást igényel, mielőtt elkészül. Mielőtt az AI-modelleket valaha is implementálnák, ki kell képezni őket. A mobilalkalmazások edzési adataihoz való hozzáférés korlátozott. A szolgáltatók rendelkeznek adatokkal, de számos ok miatt – többek között az ügyfelek adatainak védelme miatt – az adatokat nem osztják meg (vagy talán drágán).
Kérdések maradnak azzal kapcsolatban, hogy mennyi képzési adatra van szükség, valamint hogy milyen gyakran kell átképezni a modelleket. A kutatók aktívan dolgoznak azon, hogy megértsék ezeket a tényezőket. A képzés után az AI-modelleket tesztelni kell, és bizonyítani kell, hogy megbízhatóan, előrejelző módon és jobban működnek, mielőtt a hagyományos módszereket lecserélnék. A mesterséges intelligencia modellek tesztelése homogén halmazú, valós idejű hálózatokon belül döntő fontosságú, de nehéz lépés, amely szükséges az ilyen teljesítmény értékeléséhez. Korlátozott tesztelés történik, de sokkal többre van szükség.
Az AI-t a vezeték nélküli hálózatok energiahatékonyságának javítására hirdették. A mesterséges intelligencia azonban ma hataloméhes. Így ha bármilyen mesterséges intelligencia-modellt hozzáadunk egy vezeték nélküli hálózathoz, azzal a kockázattal jár, hogy több energiát használunk fel, mintha nem végeznénk változtatásokat.
Az AI gyorsan fejlődik, és a GPU technológia is. Valószínű, hogy a jövőben az AI használatának energiahatékonysága javulni fog. Addig is a vezeték nélküli iparnak jobban meg kell értenie a hagyományos módszerek és a mesterséges intelligencia közötti energiafelhasználást. Jelenleg nincs ipari szabványos módszer ennek a kompromisszumnak a mérésére. Néhány ötletet és módszertant javasoltak, de ezekhez további munkára van szükség.
A vezeték nélküli iparnak olyan módszerre van szüksége, amely determinisztikusan méri és összehasonlítja a mesterséges intelligencia által továbbfejlesztett és a hagyományos hálózatok energiafelhasználását. A témával kapcsolatos kutatások megkezdődtek, és valószínűleg javulni fognak a következő egy-két évben.
Összességében az AI alapjaiban változtatja meg a számítási teljesítmény felhasználását, és az IKT-ipar igyekszik kihasználni ezt az új teljesítményt. Az első, 6G tanulmányelemeket magában foglaló 3GPP kiadás 2025 közepén fog megjelenni, így egyértelműbbé válik, hogy a 6G kezdeti bevezetésekor milyen technológia lesz beépítve vagy ki. A 6G időzítése lehetővé teszi, hogy kihasználja az AI erejét. Nagyon könnyen lehet, hogy ez az eddigi leghatékonyabb és legfenntarthatóbb sejtgeneráció. És bármilyen szerencsével új lehetőségeket nyit meg az emberiség számára, hogy kapcsolatba lépjen egymással és kapcsolatba lépjen egymással.
