6G در سال 2030: 5 روند اصلی، 13 فناوری اصلی

5G به طور کامل تجاری شده است. با ادامه نفوذ 5G در صنایع عمودی، ایده های مردم برای 6G به تدریج در دستور کار قرار می گیرد. در مواجهه با سال 2030+، 6G به طور کامل از دیجیتالی شدن کل جهان بر اساس 5G، همراه با توسعه هوش مصنوعی و سایر فناوری‌ها پشتیبانی می‌کند تا در دسترس بودن همه جا حکمت را درک کند، همه چیز را به طور کامل توانمند کند، جامعه را به حرکت به سمت دنیای «دوقلوی دیجیتال» که مجازی و واقعیت را ترکیب می‌کند، و تحقق «چشم‌انداز زیبای دو رقمی»، ارتقا دهد.

در اطراف این چشم انداز کلی، شبکه های 6G خواهند بوداز زندگی هوشمندانه لذت ببرید،تولید هوشمند،انجمن Zhihuanاین سه جنبه باعث ایجاد سناریوهای کاربردی جدیدی شده است، مانند انسان های دیجیتالی دوقلو، تعامل هولوگرافیک، حمل و نقل فوق العاده، اتصال متقابل synaesthesia، تعامل هوشمند و غیره.

این سناریوها به نرخ اوج ترابیت، تجربه تأخیر زیر میلی‌ثانیه، سرعت تلفن همراه بیش از 1000 کیلومتر در ساعت و قابلیت‌های شبکه جدید مانند امنیت درون‌زا، هوش درون‌زا و دوقلوهای دیجیتال نیاز دارند. به منظور پاسخگویی به نیازهای بالاتر سناریوهای جدید و خدمات جدید، فناوری و معماری رابط هوایی 6G به تغییرات مربوطه نیاز دارد.

01 فناوری شبکه آینده

در حال حاضر، با یکپارچگی عمیق فناوری اطلاعات و ارتباطات، داده های بزرگ و هوش مصنوعی، گسترش بیشتر فراگیر شدن شبکه، بهبود مستمر تجربه کاربر و نیازهای خدمات شخصی سازی شده، و ظهور مداوم بسیاری از فناوری های جدید توانمندساز، شبکه های آینده نیز ویژگی های اصلی و روند توسعه زیر را نشان می دهند.

1. ارتباطات طیف کامل

با افزایش نیازهای ارتباطی، شبکه های ارتباطی سیار به طیف بیشتری نیاز دارند. از آنجایی که طیف زیر 6 گیگاهرتز تخصیص داده شده است، باندهای فرکانسی موج میلی متری 26 گیگاهرتز و 39 گیگاهرتز نیز به 5G اختصاص یافته است. باندهای فرکانس بالاتر، مانند THz و نور مرئی، باید مورد مطالعه قرار گیرند تا نیازهای ظرفیت بالاتر و نرخ تجربه فوق العاده بالا را برآورده کنند.

نور مرئی معمولاً به موج الکترومغناطیسی در باند فرکانسی 430 ~ 790 THz (طول موج 380 ~ 750 نانومتر) اشاره دارد که دارای طیف نامزدی حدود 400 هرتز است. تراهرتز به موج الکترومغناطیسی در باند فرکانسی 0.1 تا 10 تراهرتز (طول موج 30 تا 3000 میکرون) اشاره دارد که دارای طیف نامزدی حدود 10 تراهرتز است. هر دو دارای ویژگی های پهنای باند زیاد، دسترسی آسان به ارتباطات با سرعت فوق العاده بالا هستند و مکمل بالقوه ای برای سیستم های ارتباطی سیار آینده هستند.

▲توزیع فرکانس

2. ادغام آسمان، آسمان و زمین

شبکه‌های آینده ضمن بهبود بسیار زیاد نرخ تجربه کاربر، باید نیازهای خدمات شبکه اینترنت هوابرد در هواپیما، کشتی و غیره را نیز برآورده کنند، از تداوم خدمات وسایل نقلیه زمینی متحرک پرسرعت، راه‌آهن‌های پرسرعت و سایر پایانه‌ها اطمینان حاصل کنند، از استقرار دستگاه‌های عظیم اینترنت اشیا مانند نجات فوری، جلوگیری از آتش‌سوزی، جلوگیری از آتش‌سوزی و رهایی از بلایا پشتیبانی کنند. بازرسی، ردیابی اطلاعات کانتینرهای اقیانوس، و غیره، و دستیابی به پوشش کم هزینه در مناطق کم جمعیت. بنابراین شکل اصلی در آینده گسترش پوشش شبکه به شبکه های پوششی سه بعدی در فضاهای طبیعی مانند فضا، کوه های عمیق، دریاهای عمیق و خشکی است. بنابراین، ایجاد یک شبکه یکپارچه از فضا، فضا و زمین برای دستیابی به "پوشش همه جانبه" سه بعدی شبکه های ارتباطی در سراسر جهان ضروری است.

شبکه یکپارچه فضا-فضا-زمین عمدتاً شامل سه بخش است: پایگاه های فضایی متشکل از ماهواره ها در مدارهای مختلف، پایگاه های فضایی متشکل از وسایل نقلیه هوایی مختلف و پایگاه های زمینی متشکل از ایستگاه های زمینی ماهواره ای و شبکه های زمینی سنتی.پوشش گسترده، استقرار انعطاف پذیر، مصرف برق بسیار کم، دقت فوق العاده بالا و غیر مستعد در برابر بلایای زمینیو خصوصیات دیگر

3. یکپارچه سازی DOICT

6G نسل جدیدی از سیستم ارتباطات سیار است که عمیقاً با فناوری ارتباطات، فناوری اطلاعات، فناوری کلان داده، فناوری هوش مصنوعی و فناوری کنترل یکپارچه شده است. این ویژگی های توسعه بین رشته ای و بین رشته ای قوی را نشان می دهد.چشم انداز 6G "دوقلوهای دیجیتال و هوش همه جا حاضر" نیازمند طراحی سرتاسری از جمع آوری اطلاعات، انتقال اطلاعات، محاسبه اطلاعات و کاربرد اطلاعات است. ادغام DOICT روند توسعه پردازش اطلاعات و معماری سرویس 6G سرتاسر خواهد بود.

ادغام عمیق ICT قابلیت تعریف تمام بعدی شبکه را که پایه و اساس شبکه های انعطاف پذیر است را ارتقا می دهد. ادغام عمیق DICT باعث نفوذ همه جانبه هوش مصنوعی و کلان داده به شبکه می شود که پایه و اساس شبکه های هوشمند است. ادغام عمیق DOICT توسعه شبکه های قطعی را ترویج می کند و پایه و اساس سیستم های اتوماسیون و سیستم های دوقلوی دیجیتال است.

DOICT یکپارچگی عمیق ابر، شبکه، لبه، ترمینال و صنعت را بر اساس جریان داده های بزرگ، ایجاد یک محیط قابل اعتماد با ابزارهایی که توسط بلاک چین نشان داده می شود، بهبود کارایی استفاده از منابع همه طرف ها، و ارتقاء مشترک قابلیت های محاسبات ابری لبه ابری، قابلیت های شبکه، قابلیت های ترمینال و کسب و کار را درک خواهد کرد.

4. قابلیت پیکربندی مجدد شبکه

با توسعه سریع فناوری ارتباطات سیار، نیازها و سناریوهای تجاری متنوع‌تر و شخصی‌تر شده‌اند. در آینده، شبکه های 6G از طراحی معماری قابل تنظیم مجدد انعطاف پذیرتری استفاده خواهند کرد.

از یک طرف، بر اساس منابع سخت افزاری مشترک، شبکه منابع شبکه و رابط هوایی مربوطه را به سرویس های مختلف کاربران مختلف اختصاص می دهد و خدمات درخواستی سرتاسر را تحقق می بخشد. ضمن ارائه خدمات نهایی، به اشتراک گذاری منابع برای به حداکثر رساندن استفاده از منابع و کاهش هزینه های ساخت شبکه را نیز درک می کند. از سوی دیگر، معماری مینیمالیستی شبکه و ویژگی‌های شبکه انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر، راحتی زیادی را برای نگهداری، ارتقا و بهینه‌سازی بعدی شبکه فراهم می‌کند و هزینه‌های عملیاتی شبکه اپراتورها را بیشتر کاهش می‌دهد. علاوه بر این، الزامات مشخصه ذاتی هوش 6G همچنین به قدرت محاسباتی و مقیاس پذیری قوی‌تری برای شبکه نیاز دارد.

5. ادغام ادراک-ارتباط-محاسبات

ادغام ادراک-ارتباط-محاسبات به یک چارچوب فناوری پردازش اطلاعات سرتاسر اشاره دارد که به طور همزمان جمع آوری اطلاعات و محاسبه اطلاعات را در طول فرآیند انتقال اطلاعات اجرا می کند. این چارچوب خدمات اطلاعات دودکش جمع آوری اطلاعات ترمینال، انتقال اطلاعات شبکه و محاسبه لبه ابری را می شکند. این یک نیاز فنی برای ارائه خدمات بسیار مرتبط ادراک، ارتباطات و محاسبات مانند دوقلوهای بدون سرنشین، همهجانبه و دیجیتال است.

ادغام ادراک-ارتباط-محاسبات به طور خاص به دو سطح تقسیم می شود: همکاری عملکردی و ترکیب عملکردی. در چارچوب همکاری عملکردی، اطلاعات حسی می‌تواند قابلیت‌های ارتباطی را افزایش دهد، ارتباط می‌تواند ابعاد و عمق ادراک را گسترش دهد، محاسبات می‌تواند ترکیب داده‌های چند بعدی و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ را انجام دهد، ادراک می‌تواند مدل محاسباتی و عملکرد الگوریتم را افزایش دهد، ارتباطات می‌تواند محاسبات فراگیر را به ارمغان بیاورد، و محاسبات می‌تواند ارتباطات در مقیاس فوق‌العاده را تحقق بخشد.

در چارچوب یکپارچه سازی عملکردی، سیگنال های حسگر و سیگنال های ارتباطی می توانند طراحی و تشخیص شکل موج را ادغام کنند و مجموعه ای از تجهیزات سخت افزاری را به اشتراک بگذارند. در حال حاضر، فناوری یکپارچه سازی ارتباطات راداری به یک نقطه داغ تبدیل شده است. ادغام قابلیت‌های تشخیص تراهرتز و قابلیت‌های ارتباطی، و همچنین ادغام تصویربرداری و ارتباطات نور مرئی، به روندهای بالقوه فناوری 6G تبدیل شده‌اند. ادراک و محاسبات در یک شبکه آگاه از توان محاسباتی یکپارچه شده اند و محاسبات و شبکه برای دستیابی به معماری شبکه و میکروسرویس قابل تعریف یکپارچه شده اند.

در آینده، محاسبات ارتباطی ادراکی می تواند به پیکربندی مجدد عملکردی بر اساس توسعه فناوری تراشه های تعریف شده توسط نرم افزار دست یابد.

▲سناریوی کاربردی یکپارچه ادراک-ارتباط-محاسبات

1. MIMO در مقیاس فوق العاده بزرگ توزیع شده

پس از معرفی MIMO در مقیاس فوق العاده، ظرفیت شبکه 4G/5G بسیار بهبود یافته است. با این حال، به دلیل از دست دادن مسیر و تداخل بین سلولی، تجربه کاربر لبه سلولی هنوز نیاز به بهبود دارد. MIMO در مقیاس فوق‌العاده توزیع‌شده، روش استقرار متمرکز سنتی را به استقرار توزیع‌شده گسترش می‌دهد، همکاری هوشمندانه بین چندین گره توزیع‌شده را معرفی می‌کند و برنامه‌ریزی مشترک منابع و انتقال مشترک داده‌ها را، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، محقق می‌کند. از طریق استقرار توزیع شده و همکاری هوشمند، از یک سو، به طور موثر تداخل را حذف می کند و کیفیت دریافت سیگنال را افزایش می دهد. از سوی دیگر، به طور موثر پوشش را افزایش می دهد و تجربه عملکرد بدون حاشیه را برای کاربران به ارمغان می آورد. در آینده شبکه 6G، به ویژه در باندهای فرکانس بالاتر و سناریوهای استقرار متراکم، پتانسیل کاربردی زیادی را نشان خواهد داد.

▲ نمودار MIMO در مقیاس بزرگ توزیع شده

صنعت از نظر تئوری مزایای MIMO توزیع شده را در بهبود ظرفیت کانال نشان داده است. تحلیل نظری نشان می‌دهد که در شرایط یکسان تعداد کل آنتن‌ها، توان انتقال کل و پوشش، عملکرد سیستم MIMO توزیع‌شده یکنواخت‌تر از MIMO متمرکز است زیرا همیشه گره‌های توزیع‌شده نزدیک‌تر به کاربران وجود دارد و از همکاری هوشمند برنامه‌ریزی و شکل‌دهی استفاده می‌شود. به ویژه، افزایش عملکرد برای کاربران لبه قابل توجه تر است.

با توجه به افزایش قابل توجه مقیاس آنتن و تعداد گره، MIMO در مقیاس فوق‌العاده بزرگ توزیع شده، قابلیت‌های تبادل اطلاعات بین گره‌ها، انتخاب گره همکاری مشترک و طراحی طرح شکل‌دهی، پیچیدگی الگوریتم، پردازش تداخل و غیره را با چالش‌هایی مواجه می‌کند. در عین حال، انتقال مشترک منسجم بین کانال‌های ارتباطی منسجم نیز نیازمندی‌های بیشتر در ارتباط بدون انتقال هوا و همسانی کانال هوا را مطرح می‌کند. راه حل های مورد نیاز است.

2. فراسطح هوشمند

سطح هوشمند قابل تنظیم مجدد (RIS) امواج الکترومغناطیسی را از طریق واحدهای ساختاری روی سطح کنترل می کند. با تنظیم پارامترها و موقعیت هر واحد ساختاری، می‌تواند دامنه و توزیع فاز انعکاس / تیراندازی موج الکترومغناطیسی دلخواه را تنظیم کند. اهمیت مثبتی در حل نقاط درد ارتباطات بی سیم سنتی مانند انتقال غیر خط دید و کاهش حفره های پوشش دارد.

شکل زیر یک نمودار سیستمی از ارتباطات بی سیم به کمک RIS را نشان می دهد. ایستگاه پایه RIS را کنترل می کند و RIS دامنه و فاز واحدهای ساختاری خود را بر اساس کنترل تنظیم می کند و در نتیجه به بازتاب کنترل شده سیگنال ارسال شده توسط ایستگاه پایه دست می یابد. در مقایسه با ارتباطات رله سنتی، RIS می‌تواند در حالت فول دوبلکس کار کند و استفاده از طیف بالاتری دارد. RIS به لینک های RF و منبع تغذیه در مقیاس بزرگ نیاز ندارد و از نظر مصرف برق و هزینه های استقرار مزایایی خواهد داشت.

3. فن آوری انتقال Super Nyquist

در سیستم های ارتباطی سنتی، به منظور جلوگیری از تداخل بین نمادها (ISI، Inter-Symbol Interference)، معمولاً از معیار Nyquist استفاده می شود و در نتیجه نرخ نماد ارسالی را محدود می کند. خطای تکنیک انتقال Super Nyquist با ذکر منبع پیدا شد. از نرخ سریع‌تری برای ارسال نمادها استفاده کنید، ISI را به طور مصنوعی در حین انتقال معرفی کنید، و سپس از یک گیرنده پیشرفته‌تر برای حذف ISI از طریق نمونه‌برداری بیش از حد در انتهای گیرنده استفاده کنید، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، در نتیجه نرخ انتقال واقعی و استفاده از طیف پیوند را بهبود می‌بخشد.

▲مقایسه ظرفیت بین انتقال super-Nyquist و سیستم های انتقال سنتی Nyquist

4. شکل موج دامنه را تبدیل کنید

فناوری شکل موج نقش مهمی در طراحی رابط هوایی سیستم های ارتباطی بی سیم در نسل های گذشته ایفا می کند. عملکرد شکل‌های موج OFDM مورد استفاده در سیستم‌های 4G و 5G به متعامد بودن بین حامل‌های فرعی آن بستگی دارد. اگر تعامد بین حامل های فرعی توسط عواملی مانند افست فرکانس داپلر از بین برود، عملکرد اغلب به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

▲ نمودار شماتیک اصل شکل موج دامنه تبدیل

▲تغییر شکل موج دامنه و مقایسه عملکرد OFDM

5. پیوندهای فیزیکی مبتنی بر هوش مصنوعی

از زمان ارتباطات 5G، هوشمندی شبکه های بی سیم با هدف دستیابی به تخصیص و استفاده کارآمدتر از منابع شبکه به موضوع مهمی تبدیل شده است. به‌عنوان یکی از فناوری‌های توانمندکننده اصلی برای هوش شبکه‌های بی‌سیم، فناوری هوش مصنوعی در تمام سطوح شبکه اصلی، مدیریت شبکه، و لایه فیزیکی و پشته پروتکل سطح بالای شبکه دسترسی نفوذ می‌کند. در میان آنها، هوش مصنوعی لایه فیزیکی به طور کلی به راه‌حل‌های فنی اشاره دارد که از روش‌های هوش مصنوعی/ یادگیری ماشینی برای تحقق یا بهبود عملکردهای لایه فیزیکی شبکه‌های بی‌سیم استفاده می‌کنند.

هوش مصنوعی را می توان عمدتاً برای پردازش CSI، طراحی گیرنده و طراحی پیوند انتها به انتها در لایه فیزیکی اعمال کرد. به عنوان مثال، شبکه عصبی در یادگیری عمیق برای یادگیری نمایش فشرده CSI با ابعاد بالا در ارتباطات بی سیم استفاده می شود، در نتیجه سربار بازخورد CSI را کاهش می دهد. شبکه عصبی مصنوعی برای یادگیری نگاشت معکوس از سیگنال تداخل دریافتی به سیگنال اصلی استفاده می شود که نیاز به تخمین صریح کانال و یکسان سازی را از بین می برد. بهینه سازی مشترک فرستنده و گیرنده در یک محیط کانال خاص می تواند اثرات غیر ایده آل را در کانال یاد بگیرد و عملکرد انتقال را بهبود بخشد.

با این حال، استفاده از ماژول‌های هوش مصنوعی برای جایگزینی ماژول‌های لایه فیزیکی سنتی به روشی «جعبه سیاه» برای پیشی گرفتن از طرح‌های سنتی از نظر عملکرد دشوار خواهد بود. در مقابل، ایده ترکیب روش‌های هوش مصنوعی با دانش متخصص انسانی انتخاب بهتری است که می‌تواند از مزایای هر دو طرف استفاده کند. علاوه بر این، برای تحقق کامل پتانسیل هوش مصنوعی در کاهش سربار و پیچیدگی، سیگنال‌های مرجع و تخصیص منابع رابط هوا باید بر این اساس طراحی شوند و حتی به طور مشترک بین ماژول‌های چند پیوندی طراحی شوند، که ممکن است تأثیر بیشتری بر چارچوب رابط هوایی موجود و طراحی سیگنال‌دهی داشته باشد.

6. کنترل پیوند را وصل و پخش کنید

شبکه دسترسی بی سیم 6G برای تکمیل بهتر پوشش سناریوی کامل سه بعدی نیاز به قابلیت گسترش پوشش خودکار دارد. هنگامی که یک سرویس جدید شبکه به شبکه می‌پیوندد، می‌تواند به سرعت دست بدهد، وصل و پخش کند و به گسترش پوشش برسد. فناوری کنترل پیوند وصل و پخش شامل جنبه های زیر است:
آگاهی از فرآیند:انواع مختلف درخواست های دسترسی را درک کنید و دست دادن های مناسب را آغاز کنید و فرآیندهای سیگنالینگ را کنترل کنید. برای دستیابی به گسترش انعطاف پذیر پوشش، انواع مختلف نقاط دسترسی باید به طور دقیق شناسایی شده و به سرعت به آنها دسترسی داشت.

کنترل و هماهنگی ابر به لبه:ابر، مدیریت و کنترل منعطف و دقیق نقاط دسترسی لبه، از جمله کنترل دسترسی، تخصیص خودکار منابع پهنای باند و هماهنگی بین پیوندها را فراهم می کند. پردازش ابری می تواند قابلیت های هوش مصنوعی را برای پشتیبانی از عملکردهای فوق معرفی کند.

نقاط دسترسی تولید شده و خودبهینه شده:از فناوری‌های دیجیتال دوقلو/هوش مصنوعی و سایر فناوری‌ها برای انجام مدیریت چرخه عمر کامل و کاملاً خودکار و نظارت بر نقاط دسترسی مختلف استفاده کنید. هنگامی که نقطه دسترسی به تازگی به شبکه اضافه می شود، می تواند به طور خودکار پیکربندی را تکمیل کند و خود تولید را تحقق بخشد. هنگامی که نقطه دسترسی در حال اجرا است، می تواند پارامترها را تنظیم کند و به طور خودکار مطابق با سناریوهای بلادرنگ بهینه سازی کند و خدمات را در صورت نیاز برای برآورده کردن بهتر نیازهای کاربران بهبود بخشد.

7. کنترل QoS رابط هوایی تطبیقی

عصر 6G عصری بسیار مبتنی بر داده و هوشمند خواهد بود. خدمات جدیدی مانند تصویربرداری هولوگرافیک، خدمات XR، و درک و تعامل فضای مجازی، الزامات شدیدتری را برای تضمین کیفیت خدمات شبکه‌های 6G مطرح کرده‌اند.

کنترل QoS رابط هوای تطبیقی ​​مبتنی بر محدودیت‌های QoS سرتاسر است. این تضمین QoS داده‌های انتقال رابط هوایی را بر اساس ویژگی‌های انتقال بی‌درنگ رابط هوایی، منابع نسبتاً محدود رابط هوایی، محدودیت‌های زمانی انتقال-بازخورد و غیره انجام می‌دهد. این یک فناوری کلیدی برای خدمات رابط هوایی بر اساس تقاضا و قابلیت‌های شبکه کارآمد است.

کنترل QoS رابط هوای تطبیقی ​​شامل جنبه های زیر است:
1. مکانیسم تشخیص QoS انعطاف پذیر:در ترکیب با فناوری هوش مصنوعی/کلان داده، می‌تواند تشخیص QoS و مدل‌سازی سرویس‌های حمل‌شده و همچنین تنظیم تطبیقی ​​را محقق کند.
2. ادغام عمیق QoS تجاری و قابلیت های رابط هوایی:مکانیزم QoS جدیدی را کاوش کنید که QoS تجاری و قابلیت‌های خدمات رابط هوایی را ترکیب می‌کند. بر اساس نیازهای دقیق سرویس، شبکه دسترسی بی سیم، نیازهای سرویس را با وضعیت رابط هوایی بلادرنگ از طریق برنامه ریزی و مدیریت منابع بی سیم مطابقت می دهد.
3. مکانیزم QoS سرتاسر لایه AS:ترمینال اطلاعات QoS ارائه شده توسط شبکه دسترسی را ترکیب می کند تا مدیریت QoS پیشرفته تری را انجام دهد تا به انتقال دقیق و کارآمد داده های uplink و downlink از طریق رابط هوایی دست یابد.
در مواجهه با آینده، الزامات تجاری شبکه های 6G به طور مداوم در حال تغییر هستند. مکانیزم QoS شامل شبکه اصلی، شبکه انتقال و شبکه دسترسی است. مکانیزم QoS که با شبکه اصلی، لایه انتقال و شبکه دسترسی یکپارچه و هماهنگ شده باشد، موضوعی است که باید در آینده مورد توجه قرار گیرد.
03فناوری های فعال کننده شبکه

1. راه حل سیگنالینگ سبک

از منظر فرآیند توسعه از 2G، 3G، 4G تا 5G، گسترش مداوم مقیاس شبکه و افزایش پیچیدگی منجر به معماری پیچیده و زائد شبکه شده است. با توجه به روند توسعه شبکه موجود، پیچیدگی شبکه 6G که از اینترنت همه چیز پشتیبانی می کند به طور تصاعدی افزایش خواهد یافت. راه حل های سیگنالینگ سبک انتخابی اجتناب ناپذیر برای طراحی 6G هستند.

شبکه دسترسی بی سیم 6G باید بر اساس یک طرح سیگنالینگ یکپارچه طراحی شود و فناوری های دسترسی چندگانه رابط هوایی تحت کنترل سیگنالینگ یکپارچه برای دستیابی به کنترل یکپارچه رابط هوایی و کاهش پیچیدگی دسترسی ترمینال به شبکه یکپارچه شود. از نظر طراحی تابع پشته پروتکل، طراحی تابع پروتکل متمایز را می توان در نظر گرفت، توزیع عملکرد پروتکل و طراحی رابط را می توان بهینه کرد، و فناوری هوش مصنوعی را می توان برای بهبود بیشتر عملکردهای پروتکل ترکیب کرد.

از نظر عملکرد شبکه، شبکه های 6G را می توان به دو دسته تقسیم کردپوشش گسترده ای از لایه سیگنالینگولایه داده بر اساس تقاضا. از طریق مکانیسم جداسازی صفحه سیگنالینگ و صفحه کاربر، یک پوشش سیگنالینگ یکپارچه برای اطمینان از مدیریت قابل اعتماد تحرک و دسترسی سریع به خدمات استفاده می شود. از طریق بارگذاری پویا لایه داده بر اساس تقاضا، نیازهای تجاری کاربران شبکه برآورده می شود. این دو برای کاهش تعداد ایستگاه های پایه مستقر شده و بهبود تجربه درک خدمات کاربران، به طور انعطاف پذیر با هم کار می کنند.

▲کنترل سیگنالینگ سبک

2. طراحی سرویس پایان به پایان

با ادغام عمیق فناوری DOICT و ظهور تعداد زیادی خدمات جدید، اپراتورها به شبکه نیاز دارند تا توانایی پاسخگویی سریع به تقاضاهای جدید را برای ارائه سریع خدمات شبکه داشته باشند. فناوری خدمات مبتنی بر Cloud Native یک فناوری مهم است که قابلیت‌های فوق را فعال می‌کند و تکامل عملکردهای پروتکل را به سمت معماری مبتنی بر سرویس هدایت می‌کند. تابع پروتکل مبتنی بر معماری سرویس گرا این قابلیت را دارد که تابع پروتکل را با توجه به نیازهای تجاری اجرا کند. مشخصات فنی در جنبه های زیر منعکس می شود:

1. توابع پروتکل که توسط فناوری خدمات بومی ابری هدایت می شوند:با فرض انطباق با روابط محدودیت های منطقی هر لایه پروتکل، موجودیت های عملکردی پروتکل در ماژول های ترکیبی انعطاف پذیر بازسازی می شوند. هر ماژول را می توان به طور منعطف ترکیب کرد، مستقر کرد و در صورت نیاز به کار برد تا قابلیت های خدمات تجاری شبکه جدید را تحقق بخشد.
2. رابط هایی که توسط فناوری خدمات بومی ابری هدایت می شوند:رابط های داخلی و خارجی شبکه دسترسی بر اساس فرم رابط سرویس گرا بومی ابری و پروتکل های رابط بازسازی می شوند که قبلاً از ترکیب انعطاف پذیر ماژول های عملکرد پروتکل و باز کردن قابلیت های شبکه پشتیبانی می کنند.
3. قابلیت باز شدن توسط فناوری خدمات بومی ابری:به اشخاص ثالث یک مکانیسم تبادل اطلاعات شبکه دسترسی راحت، سریع و یکپارچه و مکانیسم تنظیم سیاست برای دستیابی به یک موقعیت برد-برد از طریق یکپارچه سازی اطلاعاتی ارائه دهید.

• الاستیسیته نهایی پاسخ های سطح دوم یا حتی میلی ثانیه ای را امکان پذیر می کند.

• مکانیسم زمان‌بندی بسیار خودکار می‌تواند به قابلیت‌های خوددرمانی قوی دست یابد.

• درجه بالای سازگاری، قابلیت‌های استقرار در مقیاس بزرگ و قابل تکرار در سراسر مناطق، پلتفرم‌ها و حتی ارائه‌دهندگان خدمات را ممکن می‌سازد.

Cloud native آستانه رایانش ابری را تا حد زیادی پایین می آورد، همکاری بین دامنه ای بین R&D و عملیات و نگهداری را امکان پذیر می کند، سرعت تکرار باز را افزایش می دهد و نوآوری در کسب و کار را تقویت می کند. در حال حاضر، فناوری‌های داغ بومی ابری در حال انفجار هستند، از جمله سازمان‌دهی کانتینر چند ابری، سرورهای بومی ابر، ذخیره‌سازی بومی ابر، شبکه‌های بومی ابر، پایگاه‌های داده بومی ابر، صف‌های پیام بومی ابر، شبکه‌های سرویس، ظروف بدون سرور، عملکرد به عنوان سرویس (FaaS)، Backend به عنوان سرویس (BaaS) و غیره.

خدمات مخابراتی نیازمندی های بالاتری برای عملکرد، تاخیر کم، قابلیت اطمینان، امنیت و هزینه تجهیزات هستند. اینها نیازمند فناوری بومی ابری هستند تا مطابق با ویژگی‌های خدمات مخابراتی تکامل یابد تا استانداردهای بالای خدمات مخابراتی را برآورده کند.

3. عملکرد سنجش هوشمند

خدمات تعاملی مبتنی بر ابر با تأخیر بسیار کم و پهنای باند بالا برای 6G بیشتر و بیشتر می شود. طراحی "لایه ای" و "دودکش" موجود در لایه برنامه، لایه انتقال کسب و کار و لایه شبکه تلفن همراه منجر به طولانی تر شدن زمان انتقال بسته های داده و کاهش تجربه کاربر می شود.

به منظور دستیابی به تطابق دقیق در زمان واقعی قابلیت‌های انتقال کسب و کار و قابلیت‌های شبکه، لازم است اندازه‌گیری و بازخورد با دقت بالا در زمان واقعی هر لایه پروتکل شبکه انتها به انتها برای فعال کردن بهینه‌سازی مشارکتی و معرفی عملکردهای پردازش هوشمند در سمت شبکه، از جمله تخمین و پیش‌بینی هوشمند، معرفی شود. از یک طرف، داده های اندازه گیری و تعامل برای دستیابی به کاهش ابعاد و فشرده سازی از قبل پردازش می شوند. از سوی دیگر، اشتراک و اطلاع رسانی با توجه به نیاز لایه اپلیکیشن و لایه انتقال کسب و کار انجام می شود تا هزینه انتقال شبکه کاهش یابد.

4. سیستم استقلال شبکه مبتنی بر دوقلوهای دیجیتال

فناوری دوقلوی دیجیتال به ایجاد یک موجودیت مجازی از موجودیت دنیای فیزیکی در دنیای دیجیتال از طریق ابزارهای دیجیتالی اشاره دارد و از این طریق مشاهده، تحلیل، شبیه‌سازی، کنترل و بهینه‌سازی موجودیت دنیای فیزیکی را محقق می‌کند. فناوری شبکه دوقلوی دیجیتال شامل مدل سازی عملکردی، مدل سازی عناصر شبکه، مدل سازی شبکه، شبیه سازی شبکه، مدل های پارامتر و عملکرد، آزمایش خودکار، جمع آوری داده ها، پردازش داده های بزرگ، تجزیه و تحلیل داده ها، یادگیری ماشین هوش مصنوعی، پیش بینی خطا، توپولوژی و بهینه سازی مسیریابی است. به این ترتیب می توان مسائل مشکل گشا در هر مرحله از شبکه را برای حل به دنیای دیجیتال منتقل کرد و از طریق نظارت، پیش بینی، بهینه سازی و شبیه سازی به استقلال شبکه پی برد.

▲دوقلوهای دیجیتال به استقلال شبکه پی می برند

5. انتقال داده قطعی

مفهوم جبر برای اولین بار توسط IEEE پیشنهاد و استاندارد شد. گروه کاری IEEE 802.1 گروه وظیفه پل صوتی صوتی (AVB) را در سال 2007 با هدف جایگزینی HDMI، بلندگوها و کابل های کواکسیال در خانه با اترنت ایجاد کرد. با استفاده موفق از استاندارد IEEE 802.1AVB در استودیوها، اماکن ورزشی و تفریحی، این فناوری توجه جوامع صنعتی و خودرویی را به خود جلب کرده است.
در سال 2012، گروه وظیفه IEEE 802.1AVB به گروه وظیفه شبکه حساس به زمان (TSN) تغییر نام داد. استاندارد TSN فناوری AVB را گسترش می‌دهد، دارای همگام‌سازی زمانی، ضمانت تأخیر و مکانیسم‌های دیگر برای اطمینان از عملکرد بلادرنگ است و از زمان‌بندی و شکل‌دهی ترافیک، قابلیت اطمینان، مدیریت پیکربندی و سایر پروتکل‌های مرتبط پشتیبانی می‌کند. در سال 2015، IETF گروه کاری شبکه قطعی (DetNet) را تأسیس کرد که متعهد به گسترش فناوری قطعی مبتنی بر اترنت به شبکه‌های IP گسترده است تا بدترین محدودیت‌ها را برای تأخیر، از دست دادن بسته‌ها و لرزش برای ارائه انتقال داده قطعی ارائه کند.
همانطور که از مطالب فوق مشاهده می شود، انتقال قطعی برای شبکه های ثابت به مدت 10 سال پیشنهاد شده است، اما تحقیقات در مورد انتقال قطعی برای شبکه های تلفن همراه به تازگی آغاز شده است. این عمدتاً به دلیل 1 است. رابط هوا به راحتی تحت تأثیر محیط قرار می گیرد و پیش بینی کیفیت انتقال دشوار است. 2. فقدان مکانیسم تضمین قطعی پایان به پایان.
در عصر 6G، انتقال قطعی داده به قابلیت نماینده شبکه های 6G تبدیل خواهد شد و به ویژگی هایی مانند تاخیر محدود، لرزش کم، قابلیت اطمینان بالا و همگام سازی زمانی با دقت بالا دست می یابد. مشکلاتی که باید بر آنها غلبه کرد شامل جنبه های زیر است:
1. نحوه دستیابی به رزرو منابع منعطف و زمان‌بندی بلادرنگ در رابط‌های هوایی بی‌سیم.غیرقابل پیش بینی بودن رابط هوا، گلوگاه اصلی در دستیابی به انتقال قطعی انتها به انتها است. این امر مستلزم آن است که در عصر 6G، اول از همه، منابع واسط هوایی کافی و نامحدود باشد و بسته های داده را می توان به طور انعطاف پذیر در زمان واقعی در شبکه دسترسی برنامه ریزی کرد تا اطمینان حاصل شود که بسته ها می توانند در زمان مشخص پردازش و ارسال شوند.
2. نحوه پیاده سازی مکانیسم انتقال قطعی گسترده.استفاده از فناوری IEEE TSN در مناطق وسیع دشوار است. این عمدتاً به این دلیل است که CNC در سیستم TSN نمی‌تواند محاسبات مسیر در مقیاس بزرگ و زمان‌بندی دقیق زمان واقعی را انجام دهد و با طولانی شدن مسیر، دقت همگام‌سازی زمان کمتر و کمتر می‌شود.
3. نحوه دستیابی به یکپارچگی مکانیسم قطعی بین لایه و متقابل دامنه.در عصر 5G، شبکه‌های تلفن همراه هنوز لایه‌ای از شبکه‌ها هستند که بر روی IP حمل می‌شوند، که چالش‌های جدی را برای زمان‌بندی انتقال قطعی برای همکاری بین دامنه‌ای ایجاد می‌کند. در عصر 6G، از ابتدای طراحی شبکه، امید است که به دسترسی ناهمگن، ادغام تلفن همراه ثابت و مدیریت مشارکتی دست یابیم. شبکه‌های تلفن همراه باید پروتکل‌های انتقال قطعی لایه دوم و سوم شبکه‌های ثابت موجود را جذب کنند تا به یکپارچه‌سازی استقرار، پشتیبانی پروتکل و زمان‌بندی مشترک دست یابند، در نتیجه به انتقال داده قطعی بین لایه‌ای و بین دامنه‌ای دست پیدا می‌کنند.

6. شبکه قابل برنامه ریزی

شبکه 6G نیاز به پشتیبانی از قابلیت برنامه‌ریزی شبکه و تحقق همکاری شبکه‌های دسترسی، لبه، هسته، منطقه وسیع و داده دارد، به طوری که شبکه مخابراتی دارای قابلیت‌های قابل تنظیم سناریوی کامل در چندین سرویس، زمینه‌های متعدد و کل چرخه حیات باشد. قابلیت برنامه ریزی شبکه در سطوح مختلف، از پایین به بالا منعکس می شود: قابل برنامه ریزی تراشه (مانند P4، POF)، قابل برنامه ریزی FIB (مانند OpenFlow)، قابل برنامه ریزی RIB (مانند BGP، PCEP)، سیستم عامل دستگاه قابل برنامه ریزی، پیکربندی دستگاه قابل برنامه ریزی (مانند CLI، NETCONF/YANG، OVmSDB قابل برنامه ریزی، برنامه ریزی، برنامه ریزی، OVmSDB، و کنترل کننده).
شبکه‌های آینده باید قابلیت‌های برنامه‌ریزی را از چهار بعد برآورده کنند: عناصر شبکه، پروتکل‌ها، خدمات و مدیریت:
1. عناصر شبکه تجهیزات قابل برنامه ریزی هستند:از آنجایی که انواع سرویس های داده متنوع تر و شخصی تر می شوند و کاربران تقاضاهای روزافزونی برای عملکردهای شبکه جدید دارند، پشته های پروتکل عناصر شبکه تجهیزات از عملکردهای شبکه محدود پشتیبانی می کنند و تراشه های کارت شبکه مورد استفاده نمی توانند همه عملکردهای شبکه ممکن را در چند سال آینده پیش بینی کنند. به عنوان جزء اصلی شبکه، عنصر شبکه به معماری سخت افزاری خود نیاز دارد تا به کاربران اجازه دهد تا عملکردها را مجدداً تعریف کنند و انواع مختلف پروتکل ها را تکمیل کنند، در صورت نیاز، پردازش کپسوله سازی و کپسوله سازی را انجام دهند.
در عین حال، معماری نرم‌افزار فوقانی از ماژول‌ها یا APIهایی با عملکردهای کاملاً تقسیم‌بندی شده تشکیل شده است که به کاربران امکان می‌دهد این ماژول‌ها را سازماندهی مجدد کنند یا رابط‌های تماس را برای دستیابی به اهداف سفارشی مانند طبقه‌بندی، شکل‌دهی، QoS و غیره انجام دهند. عناصر شبکه تجهیزات از قابلیت برنامه‌ریزی پشتیبانی می‌کنند و پشتیبانی کارآمد از سفارشی‌سازی کاربر و تکامل مستمر پروتکل‌های جدید را ممکن می‌سازد.
2. پروتکل شبکه قابل برنامه ریزی است:تقسیم بندی عملکردی شبکه های مخابراتی و شبکه های داده به طور فزاینده ای مبهم می شود و پروتکل ها و معماری های شبکه نیز در حال نفوذ به یکدیگر هستند. با ادامه تکامل سناریوهای کاربردی، تقاضاهای جدید برای توابع پشته پروتکل شبکه یکی پس از دیگری پدیدار می شوند و تکامل و نوآوری پروتکل های شبکه همچنان ظاهر می شود (مانند NewIP، SRv6، QUIC و غیره). در مواجهه با همزیستی طولانی مدت پروتکل های قدیمی و جدید، اجتناب ناپذیر است که پروتکل های درون و بین شبکه های انتها به انتها بتوانند از سوئیچینگ همزمان پشتیبانی کنند و حتی پروتکل های شبکه انتها به انتها برای برش می توانند بر اساس تقاضا بر اساس نوع خدمات کاربر و الزامات کیفیت انتخاب شوند. این امکان سوئیچینگ روان از شبکه پس از 5G+ به شبکه 6G را فراهم می کند.
3. مسیرهای تجاری قابل برنامه ریزی هستند:از آنجایی که شبکه‌های انتها به انتها سرویس‌های بیشتری را حمل می‌کنند، باید ببینیم که یک توالی زمانی برای شبکه یا عناصر شبکه برای تکمیل ارتقاء سرویس‌های جدید وجود دارد. از پیکربندی بر اساس تقاضای داده های مختلف کاربر و استفاده از مسیرهای پردازش تجاری مختلف پشتیبانی می کند. این نه تنها می تواند طرح استفاده مجدد و تبدیل را اتخاذ کند، بلکه انحراف تدریجی به معماری شبکه نوآورانه، سوئیچینگ صاف، و پاسخگویی به گسترش نامحدود نیازهای کاربر را بر اساس هزینه محدود نیز درک می کند. علاوه بر این، مسیر حمل و نقل از ترمینال، شبکه دسترسی، شبکه اصلی، شبکه گسترده، به کل شبکه مرکز داده قابل اندازه‌گیری و تنظیم است، به طوری که می‌توان تجارت، شبکه و همکاری لبه‌ای را به طور واقعی تحقق بخشید و تضمین شبکه پایان به انتها را به دست آورد.
4. روش مدیریت قابل برنامه ریزی است:با پیچیده شدن روزافزون شبکه‌های مخابراتی، هزینه‌های عملیاتی و نگهداری درون شبکه همچنان بالاست و موانع عملیاتی و نگهداری درون شبکه‌ای هنوز برطرف نشده است که در نتیجه قابلیت‌های کسب درآمد تجاری کافی وجود ندارد و سرعت راه‌اندازی خدمات جدید کاهش می‌یابد. برنامه نویسی روش مدیریت به این معنی است که از نظر روش های نظارت و مدیریت، عناصر شبکه در شبکه باید از روش های مدیریت چندگانه یا سفارشی شده برای ارتقاء سه بهبود بهره وری منابع، بهره وری انرژی، و بهره وری عملیات و تعمیر و نگهداری و دستیابی به یک سیستم شبکه مستقل حلقه بسته مبتنی بر تجربه کاربر پشتیبانی کنند.
قبلاً در مورد کاربرد 5G در 21 صنعت عمودی گزارش داده بودیم. همانطور که 5G همچنان محبوب تر می شود، تقاضا برای ارتباطات آینده گرا واضح تر می شود. حوزه‌های مرتبط کسب‌وکارهای جدید، برنامه‌های کاربردی جدید، خدمات جدید و مواد جدید به سرعت در حال توسعه هستند و فناوری‌های جدیدی مانند محاسبات ابری، کلان داده، بلاک چین و هوش مصنوعی دائماً با فناوری‌های ارتباطی ادغام می‌شوند. این نیازهای فوری با آخرین تغییرات و روند توسعه ترکیب می شود تا به طور مستمر طراحی و تحقیق 6G را ارتقا دهد. اگرچه ایده های فعلی برای 6G ممکن است کمی خیالی به نظر برسد، سرعت توسعه فناوری اغلب از انتظارات مردم فراتر می رود.

این مقاله از"انجمن الکترونیک چین"، حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی، لطفا منبع و نویسنده اصلی را هنگام چاپ مجدد ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه تخلف، لطفاً با ما تماس بگیرید تا آن را حذف کنیم.